elastic i dad

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1 ELASTICIDAD PREGUNTAS 1. Explique que representa él modulo de rigidez de un sólido. 2. ¿Qué significa él límite elástico de una barra de acero? 3. Dos alambres hechos de metales A y B, sus longitudes y diámetros están relacionados por L A = 2L B y D A = 4D B . Cuando los alambres se sujetan a la misma fuerza de tensión, la relación de los alargamientos es • L A /• L B = ½. Halle la relación de los módulos de Young Y A /Y B . (Exa. Parc. 2002-2) Rpta. ¼ 4. Un cable de acero tiene una sección transversal de 5,0cm 2 y se utiliza para elevar un ascensor de 800 Kg (Limite Elástico = 2,4 x 10 8 N/m 2 ). La aceleración máxima (m/s 2 ) que puede tener sin que el esfuerzo exceda a 1/3 del límite elástico es: (Exa. Parc. 2002-2) Rpta. 40,2 m/s 2 5. ¿Cómo interpreta si le dicen que un metal A tiene mayor módulo de Young que otro metal B? 6. Demostrar que se puede derivar de la definición del módulo de Young la expresión conocida como la ley de Hooke. 7. De acuerdo a las mediciones obtenidas en el primer laboratorio (Elasticidad). Represente gráficamente en la curva σ vs ε, lo siguiente: a) Módulo de Young. b) Limite Elástico y Límite de Ruptura. 8. A qué se llama esfuerzo sobre una barra y a qué, deformación unitaria. 9. Una barra de acero (Módulo de Young 20x10 20 N/m 2 ), longitud 5 m, sección 16 cm2, densidad 7,8 g/cm 3 , es colgado de un cielo raso. Calcule el aumento de longitud. Vuelva a calcular pero esta vez para una barra de 8 cm 2 de sección. Rpta. PROBLEMAS 1. La figura muestra un cuadro grande cuya masa es de 12 kg, que se cuelga de un alambre. El alambre es de acero de 1,2 m de longitud, tiene un diámetro de 1,2 mm. Y ac = 2 x 10 11 N/m 2 . S rotura =500x10 6 N/m 2 a) ¿Cuál es la deformación del acero. b) Si se duplica la longitud del alambre,¿cuál es la nueva deformación? 0,5m

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ELASTICIDAD

PREGUNTAS

1. Explique que representa él modulo de rigidez de un sólido. 2. ¿Qué significa él límite elástico de una barra de acero? 3. Dos alambres hechos de metales A y B, sus longitudes y diámetros están

relacionados por LA = 2LB y DA = 4DB. Cuando los alambres se sujetan a la misma fuerza de tensión, la relación de los alargamientos es • LA/• LB = ½. Halle la relación de los módulos de Young YA/YB. (Exa. Parc. 2002-2)

Rpta. ¼

4. Un cable de acero tiene una sección transversal de 5,0cm2 y se utiliza para elevar un ascensor de 800 Kg (Limite Elástico = 2,4 x 108 N/m2). La aceleración máxima (m/s2) que puede tener sin que el esfuerzo exceda a 1/3 del límite elástico es: (Exa. Parc. 2002-2)

Rpta. 40,2 m/s2

5. ¿Cómo interpreta si le dicen que un metal A tiene mayor módulo de Young que

otro metal B? 6. Demostrar que se puede derivar de la definición del módulo de Young la expresión

conocida como la ley de Hooke. 7. De acuerdo a las mediciones obtenidas en el primer laboratorio (Elasticidad).

Represente gráficamente en la curva σ vs ε, lo siguiente: a) Módulo de Young. b) Limite Elástico y Límite de Ruptura.

8. A qué se llama esfuerzo sobre una barra y a qué, deformación unitaria. 9. Una barra de acero (Módulo de Young 20x10 20 N/m2), longitud 5 m, sección 16

cm2, densidad 7,8 g/cm3, es colgado de un cielo raso. Calcule el aumento de longitud. Vuelva a calcular pero esta vez para una barra de 8 cm2 de sección.

Rpta.

PROBLEMAS 1. La figura muestra un cuadro grande cuya masa es de 12 kg, que se cuelga de un

alambre. El alambre es de acero de 1,2 m de longitud, tiene un diámetro de 1,2 mm. Yac = 2 x 1011 N/m2. Srotura=500x106N/m2 a) ¿Cuál es la deformación del acero. b) Si se duplica la longitud del alambre,¿cuál es la nueva

deformación?

0,5m

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c) ¿Cuál es la longitud mínima que puede tener el alambre antes de romperse? Rpta. (a) 0,56mm. (b) 0,69mm

2. En la figura mostrada. Halle el diámetro d 2 para el cual el desplazamiento axial del punto C sea de 1,25 mm; las barras son del mismo material.

Y = 2,6x107 N/cm2 P = 7x104 N ; d1 = 3 cm; L1= 1,50 m L2 = 1,00 m Rpta: d 2= 2,24 cm 3. Una esferita de peso W = 50N cuelga de un alambre de acero como un péndulo, al

cual se le suelta a partir del reposo desde θ = 90º. La sección transversal del alambre es de 2mm2. Y = 2x 1011Pa Esfuerzo de ruptura = 7,5 x 108 Pa . Determine a) ¿Se rompe o no el alambre? b) La longitud del alambre si se estira 0,5cm cuando el peso pasa por

el punto mas bajo. Rpta: a) σ= 75x106 N/m2, No se rompe pues el esfuerzo aplicado es menor que el esfuerzo de ruptura. b) 13,34m

4. (Ex. Par.2002-1) La figura muestra tres barras, de bronce, aluminio y acero, bajo

la acción de las fuerzas indicadas. Considerando A1=4,5 cm2, A2= 6,0 cm2, A3=3,0cm2, L1= 0,6m; L2= 1,0 m, L3=0,8m, Y1=8x1010 N/m2, Y2=7x1010 N/m2 Y3=20x1010 N/m2 y P = 9 x 104 N. Halle: a) El diagrama de cuerpo libre de cada

porción de la barra b) La deformación de cada una de las barras y la deformación total. Rpta: b) –4,5mm; -4,3mm; 2,4mm c) Deformación total = -6,4mm

5. Un alambre de aluminio (Y= 7x1010N/m2) y otro de acero (Y= 20x1010N/m2), de diámetros iguales, se unen por uno de sus extremos y el alambre compuesto se fija y luego se le suspende una carga (Ex. Parc. 2002-1)

a) Se pide la relación de sus longitudes para que tengan igual deformación b) Si el alambre de aluminio tiene 0,8 m de longitud y la deformación de cada

alambre es de 2 mm., halle el esfuerzo que actúa sobre cada alambre. Rpta: a) LAlum= (7/20)LAcero b) δAL=17,5x107 N/m2 δAcero=17,5x107 N/m2 6. De una liga de L = 10 cm de longitud, d = 0,9 mm de grosor y de sección

cuadrada se cuelgan diversas masas m y en cada oportunidad se mide la nueva longitud L y el nuevo grosor “d.” Los resultados se consignan en la tabla siguiente: (Ex.Par.2002-1)

m(g) 100 200 300 400 L(cm) 10,18 10,40 10,61 10,81 d(mm) 0,88 0,87 0,86 0,83

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a) Calcule en cada caso el esfuerzo S y la deformación unitaria b) Hallar el modulo de Young y el limite de linealidad

Rpta: a) S1= 1,29x106 N/m2, ε1= 18x10-3; S2=2,58x106 N/m2, ε2= 40x10-3 S3= 3,87x106 N/m2, ε3= 61x10-3; S4=5,16x106 N/m2, ε4= 81x10-3

b) Y = 0,0614x103 N/m2, 5,16x106 N/m2 7. La figura muestra un alambre de longitud inicial Lo=10m sujeto al techo y que se

encuentra en equilibrio cuando sostiene una esfera Q de peso 103 N, si el modulo de Young es Y= 1010 N/m2 la sección transversal A = 4 mm2 y θ = 37°

(Exa. Sust. 2002-1) a) Presente el D.C.L. de la esfera y del alambre,

respectivamente. b) Halle la deformación en longitud del alambre. c) Si el hilo se rompe, halle la deformación que

experimenta el alambre cuando la esfera Q pasa por la posición mas baja de su movimiento pendular.

Rpta: b) 0,0313m; c) 0,363 m 8. Una barra rígida de peso W es sostenida horizontalmente en sus extremos por dos

alambres de igual longitud (2 m) e igual sección transversal (2mm2), pero de diferentes materiales. Uno es de cobre y el otro es de acero. Si el estiramiento del alambre de acero es 0.10cm. Hallar: (Exa. Parc. 2002-2)

a) El peso W. b) El estiramiento del alambre de cobre. Rpta. a) 400N, b) 1,8x10-3m

9. Un ascensor de un edificio esta sostenido por 4 cables de acero (Y = 20x1010 N/m2) que tienen 50 m de longitud cada uno, sección circular de 10 cm. de radio. Se encuentra en reposo y tiene una carga total de 2500 Kg. Halle: (Exa. Parc. 2003-1)

a) El esfuerzo en cada cable b) La deformación de cada cable c) La deformación cuando empieza a subir con una aceleración de 1 m/s2

Rpta: a) 1,95x105 N/m2, b) 4,88x10-5 m , c) 5,37x10-5 m

10. Una lamina metálica uniforme es colgada mediante un alambre de acero de modulo Y =20x1010N/m2 de 1,2m de longitud de tal modo que se estira 2mm como indica la figura. Si la sección transversal del alambre es 1 mm2. Halle: a) La tensión en el alambre.; b) El peso de la lámina. c) Verifique si el esfuerzo aplicado deforma permanentemente o no el alambre cuyo limite elástico es 5x108N/m2. (Exa. Sust. 2003-1) Rpta. a) 333 N, b) 370 N, c) El esfuerzo aplicado no deforma el alambre.

11. La figura muestra un ascensor que puede tener una aceleración

máxima de 2 m/s2 cuando se le traslada mediante un cable de acero (Yac= 20x1010 N/m2) la masa del ascensor mas es de 600Kg. a)

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Determine si el cable soporta una tensión máxima al acelerar hacia arriba o hacia abajo. De este valor. b) Si en el instante en que el esfuerzo en el cable es máximo y su longitud es de 18m, calcule la sección transversal A sí su deformación ∆L=0,5cm.

Rpta: a) T=7200N. ; b) 1,296cm2. (Exa. Sust. 2003-1)

12. Una barra uniforme de 80kg de masa, de 3,5m de longitud, cuelga de un cable de acero y se mantiene en equilibrio estático, si θ = 60°. Determine:

a) La tensión del cable y la fuerza fricción. b) La sección transversal del alambre para que no

sobrepase el limite de linealidad (3,6x108 Pa). c) El estiramiento ∆L siendo Lo = 5m. Y = 20 x

1010 Pa. Rpta. a) 2,6x103 N y 2,3x103 N b) 7,25 mm2 c) 9,0 mm

13. Una barra rígida AB, homogénea horizontal, de 200N de peso, de sección

transversal constante y de 2 m de longitud, esta sostenida por dos alambres verticales de igual longitud final y de secciones transversales diferentes A1 = 1mm2 y A2 = 3mm2. Los módulos de Young son Y1 = 7x1010Pa y Y2 = 21x1010Pa.

a) Calcule el valor de x para que los esfuerzos sean iguales en ambos alambres.

b) Para el resultado en (a), si la longitud inicial del primer alambre es 1,5m, calcule • L1 y el esfuerzo σ1.

Rpta. a) 0,667 m, b) 1,07x10-3 m y 5x107 N/m2

14. Un alambre horizontal esta sujeto a dos paredes

verticales. Al colgar un peso W del centro del alambre, este se deforma como indica la figura. Si L = 4m, θ = 7 º , Y = 2x1011 Pa y la sección transversal es de 2 mm2. Hallar el peso W y la tensión T del cable.

15. Un cable de acero de 5 cm2 de sección transversal es utilizado para elevar un

ascensor de 800 Kg. Cuando el ascensor está pasando de abajo-arriba por el piso cinco (piso 5) con una aceleración de 3,5 m/seg2; Calcular la razón • L/Lo del cable justamente cuando está pasando por el piso 5. (Yacero = 20 x 1010 N/m2).

Rpta. 1,1x10-4

16. Un cable de acero tiene una sección transversal de 8,0cm2 y se utiliza para elevar un ascensor de 1200kg. (Y=20x1010Pa, Límite Elástico = 2,4x108N/m2). Se pide:

a) Haga un diagrama de cuerpo libre del ascensor y plantee las ecuaciones de la dinámica y de la elasticidad del cable.

b) La aceleración máxima del ascensor sin que el esfuerzo exceda a 1/3 del límite

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elástico. c) Si en un instante dado la longitud del alambre fuese de 50 m, cuál es su

deformación manteniendo la aceleración de la parte (a). Rpta. b) 43,5 m/s2, c) 0,020 m

17. Una barra de cobre de 1.20m de longitud y sección transversal de 40mm2 esta unida a una barra de acero de longitud L y 100mm2 de sección transversal. En los extremos libres se le somete a fuerzas de 500N como se indica en la figura. Determinar: a) La longitud L para que el cambio de longitud (∆L) en la barra de cobre sea el

doble que el cambio de longitud en la barra de acero. b) El esfuerzo y la deformación unitaria en

cada barra. c) La energía potencial elástica del sistema.

Ycobre = 10x1010N/m2, Yacero = 20x1010N/m2. Rpta. a) 3,0 m,

b)cobre:13x106 N/m2, 1,3x10-4, acero: 5,0x106 N/m2, 2,5x10-5 c) 5,6x10-2 J

18. Un cable de acero (Y=20x1010N/m2) de 2,5mm2 de sección transversal y de 3m de longitud, pasa por una polea y sostiene en sus extremos a dos cargas de 150 y 400kg. Hallar:

a) La aceleración de las cargas, la tensión y esfuerzo en el cable b) la deformación total sufrida por el cable. c) El diámetro mínimo que puede tener el cable sin que sobrepase el límite elástico.

(Límite Elástico = 2,4x108N/m2). Rpta. a) 4,45m/s2, 2,14x103N, 8,56x108N/m2. b) 12,8 mm c) 3,37 mm

19. La figura muestra una lamina homogénea y rectangular sostenida por dos alambres de acero de iguales secciones transversales A = 2mm2. El peso de la lamina es de 1200 N y el módulo de Young del acero es Y = 20 x 1010 Pa.

a) Realice los diagramas de cuerpo libre de la lámina y de los alambres.

b) Calcule las tensiones T1 y T2 en ambos alambres.

c) Halle los esfuerzos σ1 y σ2 y las deformaciones unitarias.

Rpta. b) 960 N y 720 N. c) 4,80x108 N/m2 y 3,60x108 N/m2, 2,40x10-3 y 1,80x10-3 20. La barra de longitud L y de peso despreciable, esta pivotada en su extremo

inferior y se encuentra en equilibrio como indica la figura. Ambos alambres tienen igual sección transversal de 2,0 mm2 y la longitud inicial del cobre es de 2,5 m. Si θ = 53º y W = 1000N, halle:

a) Las tensiones en ambos alambres. b) La longitud inicial del acero si ∆L1 = 0.5 cm. c) Calcule la deformación del cobre ∆L2. d) Explique la clase de esfuerzo que experimenta el

pivote.

cobre

acero F F

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Ycobre = 10,0 x 1010Pa, Yacero = 20,0 x 1010Pa Rpta. a) 1000 N y 750 N b) 2,0 m c) 9,4x10-3 m d) Flexión

21. Una barra rígida AB, homogénea, horizontal, de peso 900N, sección transversal constante y longitud 2 m, está sostenida por dos alambres verticales de materiales diferentes, de igual longitud inicial (L0 = 1,5 m) y secciones transversales diferentes A1 y A2. Si los módulos de Young son Y1 = 20 x 1010 Pa y Y2 = 10 x 1010 Pa; respectivamente,

a) Realice el DCL de la barra horizontal AB. b) Si A1 = 2 mm2, calcule el área A2 (en mm2) para que

ambos alambres tengan igual deformación unitaria. c) Halle el esfuerzo y deformación de longitud ∆L, en

cada alambre. Rpta. b) 5,0 mm2, c) 2,0x108 N/m2, 1,0x108 N/m2, 1,5 mm 22. La figura muestra un arco de fútbol totalmente de madera, formado por 2 parantes

y un travesaño horizontal de 80 kg y produce en los apoyos con los parantes fuerzas de reacción que forman ángulos de 37º con cada parante. Si las constantes de Young y de Rigidez de la madera valen: 2,00x109 N/m2 y 0,25x109 N/m2; respectivamente, halle:

a) El esfuerzo normal sobre uno de los parantes y su deformación longitudinal, b) El esfuerzo cortante sobre uno de los parantes y la deformación lateral, c) Muestre la figura final del arco con las deformaciones mencionadas.

Rpta. a) 3,92x104 N/m2 y 4,12x10-5 m, b) 29,5x103 N/m2 y 2,48x10-4 m 23. Un alambre metálico de longitud 2L cuelga del techo doblado como indica la

figura (a). Su sección transversal tiene área A. Si se le cuelga un peso W, el alambre se deforma como indica la figura (b). Si L = 1,20m , ∆L = 0,50 cm , A = 6,0 mm2 , d = 1,0 m y el modulo de Young del alambre es 15 x 1010 Pa, halle:

a) La tensión T. (2 pto.) b) El peso W (1 pto.) c) El esfuerzo σaplicado. (1 pto.)

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24. Se tiene una escuadra “en L” (1) soldada a una columna (2) y en contacto liso con

otra columna (3) como indica la figura. Las columnas (2) y (3) están fijas rígidamente al piso. Se indican las longitudes a, b, h; La escuadra (1) y las columnas (2) y (3) tienen igual sección transversal cuadrada de arista d; e iguales módulos de elasticidad de Young (Y) y de cizalladura o de corte (G).Se desprecia los pesos de (1), (2) y (3).Si se aplica una fuerza horizontal F, halle:

a) el D.C.L. de c/u de las partes de este sistema(fundamente)

b) las deformaciones geométricas en la columna (2),

c) las deformaciones geométricas en la columna (3). 25. En la figura, la barra de AB de longitud 2,50 m, pesa 15 N y sostiene una carga

de peso 20 N. Los ángulos formados son α = 30º y β = 40º. El cable que la sostiene es de aluminio tiene sección transversal de 2,40 mm2. (Yaluminio = 7,0x1010 N/m2.)

a) Siendo la distancia AC =x, halle la tensión y el esfuerzo en

el cable de aluminio en función de x. b) Haga una grafica del esfuerzo en función de x c) Calcule la deformación unitaria del cable si colocamos la

carga en x = 1,10 m. Rpta. a) 5,22x + 4,90 N; S = (2,18x + 2,04)x106 N/m2 c) 6,34x10-5 26. Un pequeño avión de peso 2500 N, se encuentra atado a una cuerda de acero (Y =

20x1010 N/m2) de 12,0 m de longitud y área transversal de 0,5 cm2. a) Estando inicialmente en reposo (θ = 0º), determine la tensión en la cuerda y la

deformación que consigue. b) Si inicia su movimiento circular y llega a una rapidez angular constante de 9,5

rpm (rev/min), con un radio de 10,4m, determine nuevamente la deformación.

Rpta.

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a) 2500N; 3,00 mm; b) 4,36 mm 27. Un bloque de concreto de módulo de Young 12x1010N/m2, tiene 15 kg de masa,

20cm de altura y 15,14cm de diámetro. Se colocan tres bloques, uno sobre otro, formando una columna vertical. Calcular la deformación de cada uno de los bloques. (2P)

28. Un ascensor de peso W es sostenido mediante un cable de longitud L, diámetro D

y módulo de Young E. a) Hallar el alargamiento del cable. (1,5P) b) Se reemplaza el cable, por 2 cables del mismo material de longitudes L y diámetro

D/2. Hallar el alargamiento de cada cable. (1,5P) 29. Una columna de 4m de longitud y sección transversal rectangular (20cm x 15cm)

de acero (E = 20x1010N/m2) se le aplica una carga de 12000N. Calcular: a) El esfuerzo. (1P) b) La longitud de la columna con la carga. (2P) c) El esfuerzo de rotura de la columna es 5x108 N/m. ¿Cuál es la máxima carga que

podría soportar la columna? (2P) 30. Una barra rígida homogénea de peso 60N, está suspendida horizontalmente

mediante tres alambres, uno en su punto medio y los otros dos en los extremos. Cada uno de los alambres tienen igual longitud inicial de 3m, igual sección transversal de 4mm2 y sus módulos de Young son E1 = E3 = 2,0x1010 N/m2, y E2 = 1,0x1010 N/m2 respectivamente. Se pide calcular:

a) Las deformaciones en los alambres. (02 pts) b) Las tensiones en cada alambre. (02 pts) c) La energía potencial elástica acumulada en el alambre del medio (01 pto) 31. Un bloque de concreto de 5.000 N de peso, se encuentra sostenido por dos cables

uno de cobre y el otro de igual longitud L = 2m de iguales secciones. Si la sección transversal del cable de acero es 10 mm2.Si Yacero= 20.0x1010N/m2, Ycobre =11.0x1010N/m2

acerorupturaσ = 5x108 N/m2, cobrerupturaσ = 3x108 N/m2. Halle:

a) La sección transversal del cable de cobre para que ambos tengan la misma deformación ∆ .(2 puntos)

b) El esfuerzo σ de cada cable.(1punto) c) Se rompen o no los cables. Justifique su respuesta. (2

puntos)

32. En la figura se muestran dos barras sólidas cilíndricas una de aluminio ( EAl =

7,0x1010 Pa) y la otra de cobre (ECu = 11x1010 Pa) están soldadas en B. Hallar:

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a) Los esfuerzos normales en el punto medio de cada barra. (2P)

b) Las deformaciones de las barra. (2P) c) La deformación total de todo el conjunto. (1P) 33. Un alambre de aluminio de modulo de young de 210 /107 mNx , de sección

transversal 25107 mx − y 2m de longitud, se estira hasta el limite elástico, en donde el esfuerzo en el limite elástico es de 27 /1015 mNx − . Determinar:

a) La tensión en el límite elástico. (1p) b) La deformación en el límite elástico. (2p) c) La energía almacenada en el alambre en el límite elástico. (2p)

34. Se tiene un alambre de acero ( Y = 20,5 x 1010 N/ m2 ) de 18 m de largo en

posición vertical que sostiene a una carga a.-) Determine el diámetro mínimo que debe tener este alambre para que no se deforme mas de 9 mm cuando se cuelga una carga de 380 kg en su extremo inferior (Considere g = 9,81 m/ s2 ) ( 2 puntos) b.-) Si el limite elástico para este acero es 3 x 108 N/ m2 ¿ Ocurrirá una deformación permanente para esta carga? Explique y justifique ( 2 puntos)

35. Una barra de 2 m de longitud y 100 Newtons de peso esta sujeta por 2 alambres

A y B de igual longitud. La sección transversal de A es 1 mm2 y la de B es 2 mm2. Los módulos de Young de A y B son 105 N/ mm2 y 2 x 105 N/ mm2 respectivamente. El alambre A esta ubicado en el extremo izquierdo de la barra a.-) ¿Cuales son las deformaciones de los alambres A y B si B se ubica en el extremo derecho de la barra? ( 2 puntos) b,- ) A que distancia del extremo derecho se debe ubicar el alambre B para que la barra permanezca horizontalmente? ( 2 puntos )

36. La barra de sección transversal uniforme es un rectángulo de 12,5 cm x 8 cm de

modulo de Young E = 5 x 106 N/cm2 soporta las fuerzas axiales aplicadas en los puntos que se indican en la figura Hallar a.-) El modulo de P b.-) Las deformaciones de cada sección de la barra c.-) La deformación total de la barra Ver figura. Nota El sistema de fuerzas esta en equilibrio ( 5 p)

2m 4m 3m

40KN80KN

30KNP

37. La barra ABC de la figura, es rígida, de peso

despreciable, está articulada en A y sostenida por un

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cable de acero de 1,5 m de longitud, de sección transversal recta de área A = 2,0 x10-4 m2 y módulo de Young, Y = 20x1010 N/m2. Si en el extremo C se aplica una fuerza de 8x104 N, determinar:

a) La tensión en el cable. (01 pto) b) El esfuerzo en el cable de acero. (01 pto) c) La deformación unitaria longitudinal en el cable. (01 pto) d) La energía elástica en el cable de acero (02 pts) 38. Un bloque uniforme de material concreto de 12 toneladas se apoya sobre un tubo

de acero (Y = 2,15 x 1011 N/m2) vertical de 25 cm de largo, 12 cm de radio exterior y 4 cm de radio interior. Determine el espesor que tendría que tener el tubo para que fuera capaz de soportar el doble de esta carga tal que la deformación obtenida sea la misma. (2 pts)

39. Un bloque de masa 30 kg, está colgado del techo mediante dos alambres, uno de

cobre (1,15 x 1011 Pa) de 3 m de longitud y 5 mm2 de sección, formando un ángulo

de 30º con la horizontal, y otro de acero (2,15 x 1011 Pa) de 2 m y 2 mm2, formando un ángulo de 60º con la horizontal. ¿Cuánto se habrán alargado cada uno de los alambres? Y, ¿cuánta energía se habrá almacenado en el alambre de cobre? (3 pts)

40. Dos alambres cada uno de longitud 3m, uno

de acero y el otro de aluminio sostienen una barra horizontal de 1200N de peso. Calcular:

a) La tensión en cada cable (2P) b) El esfuerzo en el alambre de acero que tiene

10mm2 de sección (1P) c) El área de la sección en el otro alambre para

que ambos tengan igual deformación(2P) Nota: Los módulos de young son 7x1010 N/m2 y 20x1010 N/m2. Ud debe escoger a que alambre corresponde cada valor. 41. Si una fuerza F = 5kN se aplica a una barra rígida suspendida de tres alambres

como se muestra en la figura. Los extremos son aluminio (Y=7x1010N/m2) y el de en medio de un material desconocido (Yx). Si la barra rígida desciende horizontalmente 1248,75x10-

6m por la acción de la fuerza F. Determinar: a) La fuerza que resiste cada alambre en newton. b) El módulo Young (Yx) del alambre del centro en N/m2. c) El esfuerzo de cada alambre. En N/m2 42. En la figura se muestra una barra rígida de peso 6000 N que se encuentra en

equilibrio sostenida por dos cables: uno de aluminio (7x1010 Pa) y otro de acero (2,1x1011 Pa). Encontrar la relación de las áreas de las secciones transversales de los cables (Aal/Aac) en los siguientes casos:

50,0 kN

Alambres de aluminioA=1,43 cm2

L=7,5m

Alambre desconocidoA=1,0 cm2

L=15.0 m

25,0cm25,0cm

50,0 kN

Alambres de aluminioA=1,43 cm2

L=7,5m

Alambre desconocidoA=1,0 cm2

L=15.0 m

25,0cm25,0cm

50,0 kN

Alambres de aluminioA=1,43 cm2

L=7,5m

Alambre desconocidoA=1,0 cm2

L=15.0 m

25,0cm25,0cm

Page 11: Elastic i Dad

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a) Para que la barra se mantenga horizontal. (3p) b) Para que los esfuerzos en los cables sean iguales. (2p) 43. La barra ABC de la figura, es rígida, de peso W = 8,0 x103 N, está articulada en A

y en B, sostenida por un cable de acero de 1,5 m de longitud, de sección transversal recta de área A = 2,0 x10-4 m2 y módulo de Young, Y = 20x1010 N/m2. Si en el extremo C está sostenida un bloque de peso W = 8x104 N, determinar:

a) El esfuerzo en el cable de acero. (02 pts) c) La deformación unitaria longitudinal en el cable. (01 pto) d) La energía elástica en el cable de acero (02 pts)