Dilatación de los sólidos Experiencia

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Usando la formula descrita en a). El resultado de los cálculos y método utilizado es el siguiente:

[pic 14]

El resultado esperado según tabla es 24,2x10-6. Con lo cual es posible calcular el porcentaje de error esperado para nuestro laboratorio y precisamente en Ensayo 2 de barra de cobre.

En base a la formula descrita en b), obtenemos el porcentaje de error esperado.

[pic 15]

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Además se infiere que dilatación lineal de un material depende directamente, tanto de la variación de temperatura como de su longitud inicial, esto permite la especulación en que mientras mejor conductor térmico sea, mayor será su coeficiente de dilatación lineal, ya que al ser mejor conductor térmicos es más eficiente a la hora de interactuar cinéticamente entre sus moléculas, transfiriendo el calor. El porcentaje de error que se presentó en nuestro Ensayo fue de 29.8%.

- a) ¿Qué metal se dilata más y cuál menos?

Se ordenan de la siguiente forma dependiendo del coeficiente de dilatación de cada uno de ellos.

- Dilatación fuerte: Aluminio.

- Dilatación mediana: cobre.

- Dilatación pequeña: Bronce.

Si se observa el coeficiente de dilatación térmica para diferentes materiales:

- Plexiglás 0,000070[pic 16][pic 17]

- Aluminio 0,000024[pic 18][pic 19]

- Cobre 0,000019[pic 20][pic 21]

- Hierro 0,000012[pic 22][pic 23]

- Hormigón 0,000012[pic 24][pic 25]

- Porcelana 0,000003[pic 26][pic 27]

b) ¿Por qué se utiliza el hierro (acero) en combinación con hormigón y ningún otro material?

Esto es porque se busca una semejanza entre las propiedades de ambos materiales, ya que si se combinara, con un material como el aluminio, al expandirse ambos materiales, el aluminio demandaría un mayor espacio del que quedaría dentro del hormigón. Lo anterior provocaría una baja en la resistencia de la estructura, y por lo tanto resistiría menos.

Si se observan los coeficientes de dilatación del acero y hormigón, se puede observar que ambos poseen el mismo. Por lo anterior es que el hormigón solo se refuerza con acero, ya que son ideales para resistir cambios de temperatura puesto que reaccionan de la misma forma. De lo contrario, no podría usarse esta combinación en la construcción, ya que ante un cambio de temperatura un material podría dañar a otro.

c) ¿Por qué se dejan pequeños espacios libres entre los rieles de los ferrocarriles?

Porque muy comúnmente están expuestos a altas temperaturas, lo que provoca que el acero del que están hechos se dilate, y si no hay espacio para que el riel se dilate cómodamente, la estructura acabara deformándose. Además, la fricción de los rieles con las ruedas del tren provoca calor lo que aporta a la expansión del riel. Como se ve en la siguiente imagen, los rieles se dilataron y no tuvieron el suficiente espacio entre cada tramo para poder expandirse libremente, y toparon unos con otros, deformando la estructura.

- Conclusión:

En conclusión se observa, en la actividad de laboratorio, que todos los cuerpos que están expuestos a cambios de temperatura experimentan un proceso llamado dilatación.

Con el desarrollo de este laboratorio se puede demostrar que la temperatura y la dilatación de los cuerpos son directamente proporcionales. Los coeficientes de dilatación están muy relacionados con su aumento o disminución, ya que si todos están expuestos a la misma temperatura, mientras más alto el coeficiente, más alta la dilatación del elemento.

El objetivo del trabajo se cumplió a cabalidad, puesto que al realizar los cálculos, el porcentaje de error obtenido cumplió con lo esperado siendo menor al 25%. Este porcentaje de error, puede ser provocado al momento de realizar el experimento por incorrecta manipulación de los instrumentos, condiciones ambientales u otras.