Tarea Calificada 1 .- Calculo Aplicado A LA Física 3 PDF

Preview

Summary

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERUESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIATRABAJO GRUPAL **TAREA CALIFICADA 01**CURSO:CÁLCULO APLICADO A LA FISICA 3DOCENTE:LUIS JUNIOR SANCHEZ ROSASINTEGRANTES: Calderón Cárdenas David Gervacio Campana Jazmin Malásquez León Alex Peralta López Alfredo Tolentino Ruiz ...

Description

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA

TRABAJO GRUPAL ----------------------------------------------------------------------------------------TAREA CALIFICADA 01

CURSO:

CÁLCULO APLICADO A LA FISICA 3

DOCENTE: LUIS JUNIOR SANCHEZ ROSAS

INTEGRANTES: -

Calderón Cárdenas David Gervacio Campana Jazmin Malásquez León Alex Peralta López Alfredo Tolentino Ruiz Marie

NUEVO CHIMBOTE – PERÚ

2021

Grafica de Funciones Trigonométricas Gráfica y analiza las siguientes funciones trigonométricas (se hizo uso de geogebra) 1) y = sen (5x) x 0.31415 -0.31415 0 0.5 -0.5 0.6283 -0.6283

y 1 -1 0 0.59847 -0.59847 0 0

Se puede observar que el valor de “y” varía entre 1 y -1; al igual que una función sen(x), pero también se evidencia que su periodo es más corto, por ende su frecuencia es mayor que sen(x), es una función periódica.

2) y = 2 cos(x)

x 0 1.57079 3.14 -3.14 -1.57079 4.7124 -4.7124

y 2 0 -2 -2 0 0 0

Se puede observar que el valor de “y” fluctúa entre 2 y -2, el doble que una función cos(x); así mismo se ve que solo su amplitud aumentado, pero su periodo y frecuencia se mantienen igual que una función cos(x).

3) y = tg(x/4) x 0 1.57079 3.14 -3.14 -1.57079 4.7124 -4.7124

y 0 0 1 -1 0 2 -2

Se puede evidenciar que la función se hace indeterminada en múltiplos de 2pi (positivo y negativo), así mismo se obtiene valor de cero en múltiplos de 4pi, no corresponde a un movimiento armónico simple.

4) y = cotg(2x) x 1 1.57079 3.14 -3.14 -1.57079 4.7124 -4.7124

y 0 -79029 -314 314 79029 45374 -45374

Se puede evidenciar que la función se hace indeterminada en múltiplos de pi/2 (positivo y negativo), así mismo se obtiene valor de cero en múltiplos de pi/4, no corresponde a un movimiento armónico simple.

5) y = 3 + 2cos(x/2)

Se evidencia que la función cos(x/2) se ha duplicado es decir su amplitud se ha duplicado; luego a esos valores (-2;2) se le aumenta 3; con lo que el valor de “y” varía entre 5 y 1; pero la magnitud de amplitud se mantiene; el x/2, significa que el periodo se duplica respecto a x; por ende su frecuencia disminuye en la mitad.

6) y = 3 sec(x)

Se evidencia que la función se hace indeterminada en múltiplos de pi/2; así mismo el valor mínimo para parte positiva es 3, y para parte negativa su valor máximo es -3, solo se triplica la “y” que se obtiene de la función sec(x).

7) y = - 3 + arc cos(x)

Se puede observar que la función tiene un dominio entre (-1;1) esto debido a que la función arcoseno es inverso de seno y varia solo entre -1 y 1; así mismo, los valores de “y” que fluctúan entre (0 a pi) se le aumenta el -3, encones los valores de y se encuentran entre (-3 y 0.1416); es una función simétrica respecto al eje y, no es una función periódica.

8) y = sen2(x)

Se puede observar que el valor de “y” varía entre 1 y -1; al igual que una función sen(x), pero también se evidencia que su periodo es más largo el doble que sen(x), por ende su frecuencia es más corta que sen(x), es decir a la mitad; es una función periódica.

9) y =1-sen(x)

Aquí se puede observar que los valores de “y” se multiplican por el signo negativo (es decir la función sen(x) se invierte y luego se aumenta 1, el periodo y la frecuencia se mantiene igual a sen(x), es una función periódica. 10) y =sen^2 (x)

Aquí se puede observar, que todos los valores de “y” son positivos, esto debido que se sabe que todo número elevado al cuadrado es positivo, es máximo en múltiplos de pi/2 siendo el valor máximo 1; y el valor mínimo 0, está dado en x igual a múltiplo de pi.

1. ELASTICIDAD Un cubo de un material de dimensiones 10 x 10 x 10 cm con un comportamiento elástico lineal se rompe cuando la fuerza de compresión aplicada alcanza un valor de 150 kN, registrándose en ese momento un acortamiento de 0,3 mm. Determine,

A) El esfuerzo de compresión en la rotura

B) La deformación unitaria en la rotura.

 - 0.3% C) El módulo de elasticidad del material

D) La deformación transversal del cubo en rotura, sabiendo que el coeficiente de Poisson () del material es 0,3

E) El área transversal para que con la misma fuerza el esfuerzo de compresión se reduzca a la mitad. ¿Qué ocurre con la deformación l?

2. Se ensaya a tracción una barra de sección circular de 2 cm de diámetro y 10 cm de longitudconstruida con un material con un comportamiento elástico-plástico caracterizado por una primera fase elástica lineal con módulo de Young Y=20 . 1010 Pa y máxima deformación elástica del 0,2% y, previamente a la rotura, un segundo periodo plástico en el cual, sin aumento de fuerza respecto al periodo anterior, el material alcanza una deformación de 8veces el valor de la deformación elástica. Se pide:

a) Representación gráfica del comportamiento mecánico del material y tipo de fractura quepresenta.

Rpta: La fractura es de tipo dúctil porque se presenta la rotura en zona plástica.

b) Límite elástico del material (Máximo esfuerzo en régimen elástico).

c) Fuerza máxima de tracción a la que se puede ensayar la barra para que trabaje en régimenelástico.

d) Longitud de la barra bajo una fuerza de tracción de 100000 N.

e) Si tras alcanzar en el ensayo una deformación del 0,3% dejamos de aplicar la fuerza, calcule la longitud de la barra tras la descarga. Represente gráficamente el proceso decarga-descarga.

f)

¿Se puede volver a ensayar la barra de nuevo? Justifique su respuesta. Rpta: Si, ya que no se llega a la rotura.

3. Comparar el comportamiento mecánico del material estudiado con el de una probeta de plástico de metacrilato de 10x50 mm de sección y 15cm de longitud que se ensaya a tracción a temperatura ambiente según las siguientes fuerzas e incrementos de longitud:

RESOLUCION:

Fuerza Aplicada 40 85 128 155.5 199 220 241 269.5 290.5 310 310.5

∆l 0.048 0.1095 0.1665 0.1935 0.2445 0.276 0.3135 0.39 0.4965 0.6435 F

σ (Mpa) 0.08 0.175 0.256 0.311 0.398 0.44 0.482 0.539 0.581 0.62 F

ɛ (%) 0.32 0.73 1.11 1.29 1.63 1.84 2.09 2.6 3.31 4.29 F

Se observa en gráfica el material es de tipo dúctil, por ende, la fractura es dúctil, esto debido que hasta la rotura se presenta una deformación unitaria mucho mayor a la máxima deformación unitaria elástica, lo contrario a un comportamiento frágil, así mismo, se evidencia como la deformación unitaria aumenta considerablemente a un menor aumento de carga aplicada pasando la zona elástica. Si lo comparamos con el material estudiado en el ejercicio anterior, vemos también que el metracrilato es un material menos resistente y mucho más deformable que el material del ejercicio resuelto anteriormente.

4. Un cuerpo de 50 kg se suspende de un cable de acero de 4m de longitud y 2mm de diámetro. Se sabe que el límite elástico del acero es de 25x10 7 Pa, que el módulo de Young es de 20.1010 Pa y que el coeficiente de Poisson es 0,28. Se pide: a) Calcule el alargamiento del cable y la contracción transversal del mismo

b) Determine el módulo de elasticidad que debería tener el cable si fuese de otro material, para reducir a la mitad la deformación bajo fuerza.

c) Si se duplicara la fuerza en el cable de acero original ¿Qué sucedería? ¿Qué sección debería tener el cable para que bajo esa fuerza trabajara en régimen elástico?

5. Se tienen dos cables, uno de acero y otro de aluminio, de igual longitud e igual área se sección transversal. Para cada cable metálico se suspende un bloque de peso W de uno de sus extremos tal como indica la figura. Recuerde que . Responda usted si es verdadera o falsa cada una de las siguientes afirmaciones.

a) El esfuerzo de tensión es mayor en el cable de aluminio que en el cable de acero. (F)

b) b. Si el área de sección transversal de cada cable se duplica el esfuerzo de tensión se duplica. (F)

c) c. La deformación por tensión en el cable de acero es mayor. (F)

d) d. La longitud final del cable de aluminio es mayor. (V)

6. Un alambre de acero (Yacero=2,00 × 1011Pa) de 2,30 mm de diámetro se estira en un 0,030%, cuando una masa se suspende de él. ¿Cuál es el valor de la masa suspendida?

7. Un hilo de 80 cm de largo y 0,3 cm de diámetro se estira 0,3 mm mediante una fuerza de 20 N. Si otro hilo del mismo material, temperatura e historia previa tiene una longitud de 180 cm y un diámetro de 0,25 cm. ¿qué fuerza se requerirá para alargarlo hasta una longitud de 180,1 cm?

8. Se aplica una carga de tracción en rango elástico sobre una barra de acero de 6 cm² de sección transversal. Se aplica la misma carga sobre una barra de aluminio de la misma longitud y en rango elástico, obteniéndose el mismo alargamiento que en el caso de la barra de acero. Sabiendo que el módulo de Young del acero Eac=210.000MPa y que el del aluminio Eal=70.300MPa, se pide: a) Calcule la sección transversal de la barra de aluminio, b) Si las barras de ambos materiales tienen una longitud de 20 cm ¿Cuál es el alargamiento producido por una carga de 3000kg? Resultados a) A=18cm² b) ∆L=0,005cm

9. Determine la fuerza que hay que aplicar a una barra cilíndrica, de diámetro 10 mm y 1 metro de longitud, en la dirección longitudinal (paralela su eje axial) para que su diámetro sea 9,9975 mm, sabiendo que su comportamiento es elástico. Ahora, si la tensión del límite elástico se consigue con una fuerza de 15000 N determine la longitud máxima que puede ser estirada sin que se produzca deformación plástica. Considere =0,25, E=105 MPa.

10. Se ensaya a tracción una barra de sección cuadrada de 20x20mm y una longitud de 30cm de un material con un comportamiento elasto-plástico lineal. Se comprueba que bajo una carga de 16.800kg se alcanza la máxima deformación en régimen elástico y la barra incrementa su longitud en 0,6mm. Se continua el ensayo hasta que la deformación de la barra alcanza el valor de 0,01 y posteriormente se descarga. Se pide: a) Representación gráfica acotada de los procesos de carga y de descarga en un diagrama tensión-deformación, b) Deformación máxima de la barra en régimen elástico, c) Módulo de elasticidad del material de la barra, d) Longitud de la barra tras el proceso de carga, e) Longitud de la barra tras el proceso de carga y descarga y f) Si se volviese a ensayar la barra ¿Cuál sería la máxima tensión en rango elástico que admitiría? Justificar la respuesta. Resultados b) εel=0,2% c) E=2.100.000kg/cm² d) Lf=30,3cm e) Lf=30,24cm f) σel = 4200 kg/ cm2

11. Se ensaya a tracción una barra de sección circular, de 20mm de diámetro y 25cm de longitud, de un material con comportamiento elasto-plástico lineal y un módulo de elasticidad de 2,1.105MPa. En una primera fase del ensayo se comprueba que el material se comporta elásticamente hasta una deformación de 0,002. Posteriormente se ha continuado el ensayo aumentando la deformación sin aumento de carga y después se ha descargado la barra. Al finalizar el ensayo se comprueba que la longitud de la barra es de 25,2cm. Se pide: a) Representación gráfica acotada de los procesos de carga y de descarga según un diagrama tensióndeformación, b) Límite elástico del material de la barra, c) Longitud de la barra tras el proceso de carga, d) Deformación plástica remanente del material y e) ¿Se podría volver a ensayar la barra a tracción? Justificar la respuesta. Resultados b) σel = 4200 kg/cm2 , c) Lf=25,25cm d) εpl=0,8% e) Si

12. Una barra de acero de 50 cm de longitud y 2 cm de diámetro está empotrada por sus extremos. A 200°C no está sometida a ningún esfuerzo. La temperatura comienza a disminuir a razón de 4°C cada 5 minutos. Halle la temperatura en que la tensión llegue al límite elástico, el tiempo que tardará en lograrlo y el diámetro final de la barra en ese momento. Considere =0,35, E=2x106 kg/cm2 , = 10-5 °C, le=2400 kg/cm2 y rotura=3500 kg/cm2

13. Se pretende situar un cartel sobre la salida de un cine. Se colgará de dos cables de 5 m de longitud y de 2 cm de diámetro, medidos a 15°C. El alargamiento de los cables debe ser inferior a 10 mm para que no se bloqueen las puertas situadas bajo dicho cartel. Determine el peso máximo de dicho cartel sabiendo que la temperatura máxima que se alcanza en esa localidad son 40°C. (Despreciamos la variación de sección por dilatación) Considere E= 2100 To/cm2 , = 10-5 °C-1 y le= 4200 kp/cm2...