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UNIVERSIDAD MARIANO GÁLVEZ DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA, MATEMÁTICAS Y CIENCIAS FISICAS

MECÁNICA DE SÓLIDOS I

INGENIERA ALEJANDRA CASTAÑEDA

SECCION: “A”

LABORATORIO # 5

MÓDULO DE RIGIDEZ DE DIFERENTES MATERIALES

Nombre: Carné:

Joselinne Coronado Méndez 014-13-2312

Kevin Rafael Morales Menéndez 010-12-4423

Aslin Annaby Samayoa Castañeda 010-12-13468

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INTRODUCCION

La rigidez es la capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para soportar

esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos., en la presente practica

se determina experimentalmente el modulo de rigidez y el factor de corrección de los

siguientes materiales: el acero, aluminio, cobre y latón; y así comparar los valores

obtenidos con los reales que nos proporcionan las formulas establecidas.

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OBJETIVOS

1. Determinar experimentalmente el modulo de rigidez en cuatro barras circulares de diferentes materiales debido a la torsión. 2. Comparar los valores obtenidos experimentalmente con los valores reales específicos para cada material.

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MÓDULO DE RIGIDEZ

En ingeniería, la rigidez es la capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para

soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos.

K=F/δ

En general, los coeficientes de rigidez, K son magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de

un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces

se calculan como la razón entre una fuerza aplicada F de torsión, corte, flexión... y el

desplazamiento obtenido por la aplicación de esa fuerza, δ.

Para barras o vigas se habla así de rigidez axial, rigidez flexional, rigidez torsional o rigidez

frente a esfuerzos cortantes, etc.

TORSIÓN

Se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.

COBRE

Forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.

LATÓN

Las proporciones de cobre y acero pueden variar para crear una variedad de latones. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior al 15%. Su composición influye en las características mecánicas, la fusibilidad y la capacidad de conformación por fundición, forja, troquelado y mecanizado. En frío, los lingotes obtenidos pueden transformarse en láminas de diferentes espesores, varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad también depende de su composición. En general, la densidad del latón ronda entre 8,4 g/cm³ y 8,7 g/cm³

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ACERO

El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de

0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales

como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados.

Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde en acero.

El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro - herrumbre. El óxido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos.

ALUMINIO

Metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.1 En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2700 kg/m³) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que más se utiliza después del acero.

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PROCEDIMIENTO

1. Familiarizarse con las herramientas para realizar la practica

2. Medición de las barras de acero, aluminio, latón y cobre (Ancho, diámetro y su centro). después, medir ½ mm para cada lado del centro de la barra.

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3. Montaje de las barras de 50mm en los caballetes para determinar el factor de corrección del aparato.

4. Con las barras de 300mm tomar la lectura del reloj con un peso de 9.8N

5. Ahora utilizar las formulas proporcionadas para encontrar el Módulo de rigidez experimental de los diferentes tipos de barras.

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APLICACIÓN DE LAS FORMULAS

CORRECCIÓN DEL APARATO BARRAS DE 50mm Prueba realizada con peso=9.8N

1 0.11

2 0.15

3 0.13

4 0.14

promedio 0.13

Factor de corrección 0.13

LECTURA DE RELOJ COMPARADOR (y)

Acero 0.35

Aluminio 0.89

Cobre 0.61

Latón 0.72

FORMULAS Deformación

Modulo de Rigidez

Momento polar de Inercia

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DATOS RECOPILADOS Peso Experimental 9.8N s= 57.3mm y= Lectura del reloj de comprobación.

= Valor de lectura de cada material menos el valor de corrección. d= diámetro de las barras 10mm L= longitud 300mm Mt= momento total 9.8N*100mm: 980N*mm Mp= Momento polar de inercia

MODULO DE RIGIDEZ (G)

Material Y λ γ G experimental G real

(N* )

Aluminio 0.89 0.76 0.066 2.2 78848.14 26,950

Cobre 0.61 0.48 0.068 2.26 22686.76 48,000

Latón 0.72 0.59 0.051 1.71 35650.62 38,500

Acero 0.35 0.22 0.019 6.33 29359.34 88,950

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GRAFICA

Barra Valores Calculados Valores Reales

ACERO 78848.14 88950.00

ALUMINIO 22686.76 26950.00

COBRE 35650.62 48000.00

LATÓN 29359.34 38500.00

ACERO ALUMINIO COBRE LATÓN

Valor calculado 78848.14 22686.76 35650.62 29359.34

Valor real 88950.00 26950.00 48000.00 38500.00

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

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CONCLUSIONES

los materiales dependiendo de donde vayan a ser utilizados están sujetos a fuerzas o

cargas externas que estarán propensas a variar por el tipo de material, por lo que es

necesario realizar las pruebas necesarias para que estos no sufran deformaciones

irreversibles.

Los datos tomados en la práctica de laboratorio difieren de los establecidos con las

formulas, ya que siempre existe un margen de error dentro del cual es permitido la

variación en los resultados.

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REFERENCIAS

Los datos obtenidos mediante observación y deducción en el presente informe fueron tomados de la práctica de laboratorio de FLUIDLAB del Instituto de Investigaciones de Ingeniería de la UMG.

www.wikipedia.com