Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán campo 1

Laboratorio de Ciencias Básicas I

Capacidad de un cuerpo elástico para sufrir una longitud de deformación por una masa

(Diseño experimental)

Ortiz Romero Itzel Alejandra

Ríos Vázquez Michelle de Jesús

Rivera Muciño Juan Daniel

Química Grupo 1101 22/Agosto/2014

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Índice

Tema Página

1. Problema

2. Marco Teórico

3. Asignación de Variables

4. Hipótesis

5. Objetivos Experimentales

6. Método

7. Resultados Esperados

8. Referencias

9. Anexos

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Capacidad de un cuerpo elástico para sufrir una longitud de deformación por una masa

(VI, VD, SE)

Problema

Determinar experimentalmente la relación cuantitativa entre la longitud de deformación de un cuerpo elástico y la masa que lo produce.

Marco Teórico

El tensor de deformación, es la teoría de la elasticidad que estudia la mecánica de los cuerpos elásticos considerados como medios continuos, a esto se le conoce como elasticidad y se define como la capacidad o característica que poseen para presentar deformaciones al verse bajo la acción de fuerzas haciéndolos cambiar de formas y volumen.

Hablamos de fuerzas, cuando nos referimos a una magnitud física que se manifiesta de manera lineal y representa la intensidad de cambio (del movimiento) entre 2 partículas o cuerpos. Dichas fuerzas están representadas, con la unidad del SI (Sistema Internacional de Unidades) como N = Newton que se define de modo que F = d(mv)/dt. Midiéndola con ayuda de un dinamómetro.

Teniendo relación con la masa. Esta es la unidad de la cantidad de materia de un objeto, determinada de 2 maneras: masa inercial, determina su tendencia a resistirse al cambio en el movimiento, por su parte la masa gravitacional, determina su atracción gravitacional por otras masas. Se representa en unidades de Kg = Kilogramo según el SI y es una propiedad fundamental del objeto; apoyándonos en el uso de balanzas para conocer su valor. Aunque los términos de masa y peso, se suelen emplear el uno por el otro, no deben confundirse pues son diferentes en el lenguaje científico. Ya que el peso de un cuerpo es proporcional a la masa que es atraída por la fuerza de la gravedad (g = 9.81m/s^2) hacia la Tierra. Así pues w = mg, representado en N y en su caso llegamos con el uso de basculas y dinamómetros.

Dándonos con esto valores y variables que pueden ser medidos generando una relación cuantitativa.

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Asignación de Variables

VI: Masa

VD: Longitud de deformación

SE: Cuerpo elástico

FC: Temperatura

α: Relación directa

Hipótesis

La longitud de deformación de un cuerpo elástico presenta un cambio como relación directa con la masa. Manteniendo una temperatura constante.

Longitud deformación α b(masa)

Objetivos Experimentales

Con ayuda de una masa, buscaremos dar valores a las deformaciones de un cuerpo elástico.

1. Medir diferentes pesos de una masa.2. Medir la longitud inicial de nuestro cuerpo elástico (resorte metálico).3. Tomar un extremo del resorte y elevarlo.4. Sujetar una de las masas en el otro extremo del resorte.5. Medir la longitud de deformación del cuerpo elástico, con ayuda de un

flexómetro o regla.6. Anotar resultados.

Método

Un cuerpo elástico es aquel cuerpo capaz de sufrir deformaciones reversibles, es decir; estos materiales tienen una forma definida (son sólidos) pero al aplicar una fuerza sobre ellos, estos se deforman. Pero una vez que cesan las fuerzas que los deforman ellos recuperan su forma original. Aunque cada material responde de

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una manera diferente a la acción de las fuerzas. Permitiendo establecer una clasificación de los materiales según su capacidad elástica:

Rígidos - No presentan deformaciones en su forma, cuando actúa sobre ellos una fuerza.

Plásticos - Al cesar la fuerza que los deforma, los materiales no recuperan su forma inicial sino que quedan deformados permanentemente.

Elásticos. Recuperan su forma original cuando deja de actuarles la fuerza que los deforma.

Cantidad Material (Nombre)

Capacidad Observaciones

1 Termómetro 100°C De vidrio1 Balanza

granataria1kg

1 Pinza de 3 dedos1 Sal 2kg Solido1 Espátula

15 Bolsas polipapel 1kg Polipapel20 Clips Metálicos1 Soporte universal1 Regla 30cm1 Resorte metálico Cuerpo elástico1 Plumón Negro1 Bata Algodón1 Gafas de

seguridad

1. Medir con un termómetro la temperatura del ambiente y mantenerla constante, cerrando puerta y ventanas.

2. Con ayuda de una balanza granataria obtener el peso de las diferentes cantidades (100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800g) de masa de la sal. Racionándola poco a poco con una espátula, en las bolsas de polipapel.

3. Obtener, registrar y marcar con el plumón los eventos, para evitar confundirlos.

4. Suspender el resorte en un soporte universal a una altura considerable de 50cm, sujetando su extremo con unas pinzas de 3 dedos.

5. Medir con la regla la longitud inicial del resorte.

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6. Someter al resorte a los diferentes eventos (pesos), que con ayuda de la bolsa y clips evitaran contaminación de la masa y el desgarre de las bolsas, sujetándolas al otro extremo.

7. Registrar cada resultado de la longitud de deformación, en la tabla de observaciones.

8. Volver a tomar la temperatura.

Resultados esperados

Masa – Longitud de deformación a Temperatura ambiente

Temperatura inicial:

Eventos Masa (g) Longitud de deformación (cm)1 100 6.22 150 6.73 200 7.64 250 8.35 300 8.96 350 9.87 400 10.48 450 119 500 11.7

10 550 12.511 600 13.312 650 14.213 700 14.814 750 15.515 800 16.1

Temperatura final:

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Longitud de deformación – Masa

Referencias

CERVO AMADO Luis, Metodología científica. #2 Ed. Mc Graw-Hill. Bogota, Colombia #137pp

LEÓN DE LA CRUZ, Andrés, Alejandro Chávez, (2003) La Biblia de Física y Química, Letrarte, México, #992pp.

LANDAO, Lifshitz, (1969), Física Teórica, Teoría de la Elasticidad, Zed, Reverté, Moscú, #226pp., (7T)

Anexos

Termómetro - Es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma cuantitativa. Una forma fácil de hacerlo es encontrando una sustancia una propiedad que cambie de manera regular con la temperatura. La manera más "regular" es de forma lineal:

t(x)=ax+b. Donde t es la temperatura y cambia con la propiedad x de la sustancia. Las constantes a y b dependen de la sustancia usada y deben ser evaluadas en dos puntos de temperatura específicos sobre la escala. Por ejemplo, el mercurio es líquido dentro del rango de temperaturas de -38,9° C a 356,7° C en la escala Celsius. Como un líquido, el mercurio se expande cuando se calienta, esta expansión es lineal y puede ser calibrada con exactitud.

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Balanza granataria – Es un tipo de balanza utilizada en laboratorios como instrumento de medición auxiliar, ya que aunque su precisión es menor que la de una balanza analítica, tiene una mayor capacidad que ésta y permite realizar las mediciones con más rapidez y sencillez, así como por su mayor durabilidad y menor coste.

Las balanzas suelen tener capacidades de 2 o 2,5 kg y medir con una precisión de hasta 0,1 o 0,01 g. No obstante, existen algunas que pueden medir hasta 100 o 200 g con precisiones de 0,001 g; y otras que pueden medir hasta 25 kg con precisiones de 0,05 g. Para su correcto funcionamiento, una balanza debe estar correctamente nivelada sobre una superficie rígida, calibrada periódicamente y cada vez que se traslada de lugar.

Por ultimo la limpieza es un factor muy importante, por lo cual no deben ubicarse las sustancias directamente en el plato de la balanza, sino sobre un contenedor.

Soporte universal - Es una herramienta que se utiliza en laboratorio para realizar montajes con los materiales presentes en el laboratorio y obtener sistemas de medición o de diversas funciones. Está formado por una base o pie en forma de semicírculo o de rectángulo, y desde el centro de uno de los lados, tiene una varilla cilíndrica que sirve para sujetar otros elementos a través de doble nueces.

Regla - Es un instrumento de medición con forma de plancha delgada y rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud. Su longitud total rara vez es de un metro de longitud pero la mayoría es de 30 centímetros. Suelen venir con graduaciones de diversas unidades de medida, como milímetros, centímetros, y decímetros, aunque también las hay con graduación en pulgadas o en ambas unidades.

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