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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS

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CARRERA DE INGENIERIA MECANICAASIGNATURA: FISICA II

EJERCICIOS DE EXPANCION TERMICA

REALIZADO POR: Jesus Collaguazo, Indy Cerda1

CURSO: B 413

NRC:1758

PERIODO: MARZO - AGOSTO

1realizado por Jesus Collaguazo, Indy Cerda

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16. Un Tambor cilindrico de laton, de diametro basal Dr y altura Hr a la temperaturaTr, esta parcialmete lleno con aceite hasta una altura hr.Designado por αA al coeficientede dilatacion del laton y por a al coeficiente de expancion cubica del aceite. Determine laaltura h que alcanza el aceite cuando la temperatura aumenta a t.17. considere una superficie con una ranura que a la temperatura de 18 C tieneb=49.97cm y ancho 3cm. Una barra cilindrica metalica a la temperatura de 18 C mideL=50 cm de largo y D=2cm de diametro. si el coeficiente de expancion lineal de la barraes α = 2,7 ∗ 10−6 calcule la temperatura a la cuaal la barra pasa justamente.

∆s = So2α∆T(49,97− 50) = 50 ∗ (2,7 ∗ 10−6) ∗ (Tf − 18)

Tf = −111,11 + 12Tf = −99,11oC

18. Un deposito de laton cuya capacidad es 1.5 gal se llena de glicerina a la temperaturade 54 F, determine aproximadamente la cantidad de glicerina que se derrama cuando latemperatura sube a 107 F.

datosαlaton = 19 ∗ 10−6

V o = 1,5gal = 5,678ltTo = 54oF = 12,22oCTf = 10oF = 41,6oC

procesoV d = V g − V la

V d = V oβ∆T − V o3α∆TV d = V o∆T (β − 3α)

V d = 5,678 ∗ (41,6− 12,22) ∗ (4,8 ∗ 10−4 − 3,19 ∗ 10−6)V d = 0,070lt

19. Un frasco de vidrio cuyo volumen es 1000 cm3 a 1,2oC se llena de mercurio a dichatemperatura. Cuando el frasco y el mercurio se calienta a 92,7oC se derraman 14.8cm3

de mercurio determine el coeficiente de expancion lineal de este vidrio.

V d = V hg − V vdV d = V oβ∆T − V o3α∆T

α =V d− V oβ∆T

V o3∆T

α =14,8− 1000 ∗ (92,7− 1,2) ∗ 1,8 ∗ 10−4

−3 ∗ 1000 ∗ (92,7− 1,2)α = 6,083 ∗ 10−6

20. el diametro de una tuberia de cobre medido a 15oC es de 38.2 cm cual sera sudiametro cuando transprota aguaa 80oC?.

∆φ = φoα∆T∆φ = 38,2 ∗ 17 ∗ 10−5 ∗ (80− 15)

∆φ = 0,42211cmφf = 38,2 + 0,42211φf = 38,62211cm

21. Un deposito hueco esferico de acero tiene un diametro de exactamente 1 m 0oC.Encontrar el incremento de diaetro, superficie y volumen cuando se clienta a 100oC alentra vapor en la esfera a 1atm de presion.

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V f = V o(1 + 3α∆T )

vf = (4π

3(0,5)3) ∗ (1 + 3 ∗ 11 ∗ 10−6(100− 0))

V f = 0,5253m3

Sf = So(1 + 2α∆T )Sf = 4π(0,5)2(1 + 2 ∗ 11 ∗ 10−6(100))

Sf = 3,1485m2

rf =

√Sf

4π

rf =

√3,1485

4πrf = 0,50054mφf = 1,001m

22. el volumen de un sistema de calefaccion por agua de una casa es equivalente al de untubo de acero de 25 mm de diametro interior y 10 km de longitud. Cuanto espacio senesecitara en el deposito en el deposito de expancion si el sistema se llena a 4oC y secalienta hasta 90oC considere la densidad el agua a 4oC como 1000 kg/m3 y a 90oCcomo965,30kg/m3.23. En la figura se muestra un estructura articulada de una construccion ,formada por 3barras de acero articuladas entre si y con el exterior. La estructura se contruyo en veranocon una temperatura de 30oC si en invierno la temperatura es 10oC.que desviacion experimeta la articulaciono?que esfuerzo termico experimenta la barra BC?24. en la figura se muestra una cruz de acero empotrada por dos de sus extremos alexterior. La cruz se instalo a −10oC y entonces tenia 10 m de altura y 5 m de ancho noesta sometida a ninguna tension, si la temperatura pasa a ser 50oC que esfuerzo termicoexperimenta la vertical?, que dilatacion experimenta la barra horizontal?E = 2,00 ∗ 1011Pa.25. Una barra de acero de 20 cm d longitud y 6cm2 se suelda una barra de laton de 40cm de longitud y 12cm2 , colocandose el conjunto entre dos pares rigidas a 20oC,calcular el desplazamiento de punto B de union de ambas barras cuando la temperaturaes de 150oC. Demostrar que dicho punto se desplaza hacia la izquierda 1.12 E-4 m26. Una barra de acero de 20 cm de longitud y 4cm2 se encuetra entre dos paredesrigidas sin ninguna olgadura calcular las fuerzas de reaccion Ra y Rb que ejercen lasparedes rigidas en los siguientees casos siguientes:se produce un aumento de temperatura de 20oCse mantiene la temperatura constante, pero se aplica en el punto c situado a 5 cm delextremo izquierdo un a fuerza de 100.00 N hacia la izquierda .siultaneamente aplica la fuerza de 1000 N y una temperatura de 20oC

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