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Problema de Expansiòn Térmica y Etc

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  • Otras carreras Problema de Expansiòn Térmica y Etc

    A) Una barra de aluminio (alfa de aluminio= 2,4*10^(-5) (1/ºK)) tiene en sus extremos dos placas que están
    rígidamente unidas a la misma. Dos alambres finos de acero (Alfa del acero=1,2x10^(-5) (1/ºK) ; E acero= 2*10^(11) (Pa) )
    están unidos a las placas como se ve en la figura, los cuales tienen tensión cero a 20ºC. Si se eleva
    la temperatura a 100ºC, determine:
    a. ¿Cuál es la tensión en cada alambre?
    b. ¿Cuál es la tensión en la barra de aluminio? Explique.
    c. Teniendo en cuenta que la barra de aluminio mide 30cm de longitud, ¿cuál fue la expansión que sufrió el
    conjunto? (considere sólo el efecto térmico)
    d. Si los alambres de acero y la barra de aluminio pusiesen dilatar libremente, ¿cuál sería la expansión en
    cada caso?
    e. Enumere las distintas formas en que puede transferirse energía térmica. Describa una de ellas.


    Ayuda!! estoy trabado, hay que usar ley de hooke?

  • #2
    Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

    Y la figura ?

    Como postear una imagen http://forum.lawebdefisica.com/threa...n-los-mensajes

    Comentario


    • #3
      Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

      Adjunto imágen ! Mil disculpasHaz clic en la imagen para ampliar

Nombre:	Captura.PNG
Vitas:	1
Tamaño:	35,0 KB
ID:	303817

      Comentario


      • #4
        Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

        No entiendo muy bien el enunciado. ¿No te dan el Módulo de Young del aluminio?

        Solo me parece medianamente claro el apartado d) en el que habría que aplicar:

        Aluminio:







        Acero







        Saludos
        "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

        Comentario


        • #5
          Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

          No, fue justamente esto mi problema para encararlo, porque como vos decís, a mi parecen falta el módulo de Young, pero bueno, la verdad no sé. Por el resto, gracias.

          - - - Actualizado - - -

          Señor! Le agrego un dato que encontré para solicitaciones térmicas.
          La tensión sigma debido a un cambio de temperatura se puede calcular con sigma= -alfa*E*DeltaT
          Siendo alfa el cohef de dilatación lineal, E el módulo de elasticidad del material y DeltaT el cambio de Temperatura.

          Osea, para el acero podemos calcular las tensiones, bastaría relacionar las deformaciones para hallar el modulo de elasticidad del aluminio y luego sacar sus tensiones.
          Creo que las deformaciones se relacionan debido a que todo está soldado, entonces, lo que se estira el aluminio(que es más que lo que se estira el acero) es igual a la resta de lo que el acero se estira menos la compresión debido al estiramiento.

          Podría ayudar eso? Espero tu respuesta, un saludo!

          Comentario


          • #6
            Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

            Si estuviera solo el aluminio



            Si estuviera solo el acero



            Pero al estar solidarios uno se estira y otro debe comprimirse


            La fuerza que uno hace sobre el otro son iguales en modulo y opuestas.

            Donde K sería en el caso del aluminio
            Sabiendo las secciones te queda un sistema de ecuaciones de dos incognitas.
            Resuelves y tienes los delta x y con ello sacas la tension que es F/S pero no veo que tengas el dato de la sección ni del aluminio ni de los alambres.
            Lo que expande el conjunto es lo que dilata térmicamente menos lo que se contrae por compresión en el caso de aluminio. Con el acero debe dar el mismo valor pero es lo que dilata mas lo que se estira por traccion.




            Última edición por Richard R Richard; 09/02/2017, 03:53:12.

            Comentario


            • #7
              Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

              Sigo sin entender el ejercicio, ni siquiera con la aportación de Richard.

              Escrito por iaanmartinez Ver mensaje
              ... agrego un dato que encontré para solicitaciones térmicas.
              La tensión sigma debido a un cambio de temperatura se puede calcular con sigma= -alfa*E*DeltaT
              Siendo alfa el cohef de dilatación lineal, E el módulo de elasticidad del material y DeltaT el cambio de Temperatura.
              La fórmula que dices, yo no la recordaba:



              parece que podría ayudar a calcular el apartado a), pero no lo veo claro.

              El ejercicio es muy raro, porque por ejemplo el apartado e) no tiene nada que ver con el resto del ejercicio: las formas de transmisión de calor son mediante conducción, convección y radiación

              Saludos.
              Última edición por Alriga; 08/02/2017, 19:32:48. Motivo: Ampliar información
              "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

              Comentario


              • #8
                Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

                Es un ejercicio de exámen, unos compañeros me dicen que como no te dan el módulo de elasticidad del aluminio, supones al del acero tan mayor que el del aluminio que solo consideras los efectos de tal.
                Con respecto a la formula, proviene de reemplazar el alargamiento en funcion de la temperatura en la ley de hooke.

                Comentario


                • #9
                  Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

                  Bajo esos supuestos estaría bien hacer lo que dices el modulo elástico del aluminio es 3 veces menor que el del dato del problema . pero bien se puede despreciar.
                  https://es.m.wikipedia.org/wiki/Módulo_de_Young

                  https://es.m.wikipedia.org/wiki/Anex...tes_materiales
                  Cuando me pueda poner sobre un pc le hecho mas luz al tema . es un bonito problema para resolver .esas simplificaciones le quitan el espiritu
                  Última edición por Richard R Richard; 08/02/2017, 21:10:48.

                  Comentario


                  • #10
                    Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

                    Lo que no pude resolver es el c) de cuànto es la expansión del sistema. entendí su explicación pero no la supe aplicar.
                    Por otro lado, si hacemos esa suposición que le comente, como seguiría el problema?

                    Comentario


                    • #11
                      Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

                      Bueno ahora estoy en un pc.

                      Haz clic en la imagen para ampliar

Nombre:	barra.png
Vitas:	1
Tamaño:	10,7 KB
ID:	303819


                      Entonces la longitud del aluminio solo







                      y cada barra de acero







                      Pero al estar solidarios el acero se tracciona y el aluminio se comprime hasta que la longitud final es



                      La fuerza que uno hace sobre el otro son iguales en modulo y opuestas.






                      para el acero



                      Luego


                      las ecuaciones 1 y 2 crean un sistema de 2 ecuaciones con dos incógnitas




                      supongamos la sección de la varilla de aluminio de 10 veces mayor sección

                      la ecuación 2 queda




                      reemplazando en 1










                      o



                      Es claro que no puedo llegar a esos valores si no usa el modulo de young del aluminio y no tengo una relacion de secciones entre alambres y barra...
                      Última edición por Richard R Richard; 10/02/2017, 04:48:17.

                      Comentario


                      • #12
                        Re: Problema de Expansiòn Térmica y Etc

                        Coincido con vos, el lunes me acerco al departamento de física a plantear este ejercicio y te comento que me dicen
                        Claramente necesitamos más datos, y está perfecto lo que desarrollas, te agradezco (de corazón y muy sinceramente) tú tiempo. Te mando un abrazo estimado.

                        Comentario

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