Tabla de contenido1456

1. Resumen:En la prctica del viernes 29 de noviembre de 2013, se busc observar el efecto del sobre los esfuerzo cortante cuerpos a travs de una Mquina Universal de Ensayos: Este experimento consisti en someter a un cuerpo a la accin de una fuerza normal sobre la superficie lateral del mismo y con ello separar las capas que conformaban esta superficie, lo cual se da por el efecto de una fuerza cortante actuando sobre un cuerpo. Se midi la fuerza capaz de lograr esto y el tiempo requerido para lo mismo. Con esto pudimos notar de manera practica el efecto la fuerza cortante y el como tambin, en funcin del material del cuerpo, esta fuerza tarda ms o menos en mostrar su efecto.

2. Justificacin:La realizacin de este experimento tiene su justa justificacin en el hecho de que nosotros como estudiantes debemos comprender el efecto de manera real de la fuerza cortante ya que esta se encuentra inmersa en la ingeniera y en la industria en general. Solo con la observacin del efecto de lo que pasa en la realidad se puede comprender perfectamente lo estudiado en clase, es por eso que se ha realizado este experimento. El efecto de la fuerza cortante la podemos encontrar en la friccin generada por los autos al pasar por un paso a desnivel, en el movimiento de elementos en contacto a diferentes velocidades, etc.

3. Introduccin:El esfuerzo cortante est definido como la accin de una fuerza tangencial a una superficie de un cuerpo y con ello el efecto de esta fuerza sobre el cuerpo, lo cual casi siempre suele manifestarse como deformaciones del cuerpo. El ensayo de esfuerzo cortante es comnmente usado para notar hasta que cantidad de fuerza tangencial a una superficie de un cuerpo podemos someter al mismo de manera que no obtengamos deformaciones por el esfuerzo cortante generado y esto en s fue lo que buscamos en la prctica. Estas deformaciones suelen ser deslizamientos de caras intermedias del cuerpo, generndose la particin del mismo. Tambin para la realizacin de la prctica hay que considerar la ecuacin: donde es el Esfuerzo cortante, es la deformacin angular y G es el Mdulo de Rigidez del material.

4. Equipos e instrumentacin:Los equipos que utilizamos para la prctica fueron el Calibrador de Vernier, el programa de computadora DATACOM y la Mquina Universal de Ensayo: El Calibrador de Vernier es un instrumento de medicin con precisin de mm. El programa de computadora DATACOM es un programa usado para tabular los datos obtenidos de la Mquina Universal de Ensayos. La Mquina Universal de Ensayos es una mquina diseada para efectuar varios tipos de ensayos como Ensayos de Traccin, Ensayos de Fuerza Cortante y muchos ms; el ensayo de Fuerza Cortante tiene una velocidad de 5 mm/min.

5. Procedimientos realizados:La prctica se realiz de la manera siguiente: Una vez identificadas las probetas que se iban a utilizar, se midieron sus dimensiones y luego se efectuaron los cinco ensayos de Esfuerzo Cortante habiendo preparado la Mquina Universal de Ensayos con los respectivos complementos para el efectuar de la prctica. Al final de cada ensayo se midieron los desplazamientos de las caras intermedias de las probetas y con ello y con los datos obtenidos por DATACOM se poda proceder a efectuar los clculos y realizar las grficas despus mostradas.

6. Resultados obtenidos:Pudimos aprender a manejar la Mquina Universal de Ensayos, a comprender los valores que nos entrega y como determinar con ellos el Mdulo de Rigidez de un material.

7. Anlisis de Resultados:Estos resultados nos han permitido observar los valores de los mdulos de rigidez de los materiales (de manera relativa con estos podemos hacernos una idea de los valores de los mdulos de los materiales comnmente usados). Observando los valores de algunos mdulos de Rigidez como el del Hierro (60 Gpa) comparndolos con los valores obtenidos experimentalmente (los cuales estn en Kg/mm2) nos damos cuenta de que los valores tienen coherencia. Por ello se los puede considerar como buenos resultados.

8. Conclusiones y recomendaciones: Todo material presenta falla a la accin de Fuerzas cortantes sobre el mismo. El Mdulo de Rigidez (G) est relacionado con el Mdulo de Elasticidad (E) de un material y por ende el Ensayo a la Tensin y el Esfuerzo Cortante tambin lo estn. Es preciso tener cuidado con la maniobrabilidad de la Mquina Universal de Ensayos debido a que somete a los cuerpos a esfuerzos extremadamente altos y estos a medida que comienzan a fallar pueden arrojar virutas lo cual puede perjudicial para cualquier persona.

9. Referencias Bibliogrficas: http://www.mecapedia.uji.es/criterio_de_von_Mises.htm http://www.fisicarecreativa.com/taller/guias/cap_25_flexion_barras.pdf http://www.convertworld.com/es/fuerza/Newton.html

10. Apndice:Glosario: Esfuerzo cortante: Esfuerzo generado por la accin de una fuerza sobre un cuerpo la cual genera como efecto el desplazamiento de superficies externas e internas del cuerpo. Fuerza normal: Fuerza que se ejecuta de manera perpendicular a una superficie. Fuerza cortante: Fuerza que se ejecuta de manera tangencial a una superficie.

Tablas, grficos y anlisis de los mismos:Tabla No. 1: Datos preliminares para la obtencin de datos:a1 (mm)b1 (mm)A1 (mm2)a2 (mm)b2 (mm)A2 (mm2)d (mm)Media(A)

4,9825,0525,15914,975,125,3471225,25305

5,0144,98424.,98,97764,942524,716,624,849888

4,7124,0519.08364,9524,74623,5021921021,292896

4,79523,954,994,87424,3212610,724,13563

5,015,125,55155.0725,3525,4505

a1

b2b1

a2Fig. 1: Ilustracin de las medidas de la Tabla No.1

Donde adems:A1= rea conformada por a1 y b1.A2= rea conformada por a2 y b2d = deformacin horizontalMedia (A)= rea promedio

Observacin 1:Tabla No. 2: Datos obtenidos de DATACOM para la realizacin de la grfica para la Observacin 1Esfuerzo Cortante (kg/mm2)X (mm)d (mm)Deformacin angular (Rad)Deformacin angular ()

00121,57079632790

0,4355909480,00138889121,57068058689,99336854

1,2275744910,00277778121,57056484589,98673709

2,6531448680,00416667121,57044910589,98010563

3,999516890,00833333121,57010188289,96021127

4,8706987870,00972222121,56998614289,95357982

5,2270913810,0125121,56975466189,94031692

5,7418806840,01527778121,56952317989,92705402

X (mm) = deformacin vertical.

Fig. 2: Grfica para la Observacin 1

Notamos que el grfico en Microsoft Excel nos entrega una lnea de tendencia con una ecuacin particular: De manera idealizada se podra decir que es la lnea que deberamos obtener al graficar nuestros datos, por ello de la ecuacin de esta recta podemos concluir que:La pendiente, segn la frmula , representa G, es decir el mdulo de elasticidad. Y as con todas las grficas:Para este caso el Mdulo de Elasticidad, G, es 0,9098 Kg/mm2Tambin observamos que el esfuerzo cortante mximo es el ltimo, al igual que en las dems observaciones debido a que as tom los datos para obtener el Mdulo de Elasticidad y una grfica lo ms aproximadamente lineal.El esfuerzo cortante mximo, es 5,741880684 Kg/mm2

Observacin 2: Tabla No. 3: Datos obtenidos de DATACOM para la realizacin de la grfica para la Observacin 2Esfuerzo Cortante (kg/mm2)X (mm)d (mm)Deformacin angular (Rad)Deformacin angular ()

11,187173206,61,57079632790

11,34813970,001388896,61,57058588989,98794281

11,62983110,002777786,61,57037545189,97588562

11,79079760,004166676,61,57016501489,96382843

11,99200580,005555566,61,56995457689,95177124

12,27369720,006944446,61,56974413989,93971406

12,43466370,009722226,61,56932326489,91559971

12,59563020,011111116,61,56911282789,90354255

12,71635510,01256,61,5689023989,8914854

12,837080,013888896,61,56869195389,87942825

12,95780490,015277786,61,56848151689,86737112

13,11877140,018055566,61,56806064389,84325689

13,36022120,019444446,61,56785020789,83119979

13,40046280,020833336,61,56763977289,81914271

13,52118770,022222226,61,56742933689,80708565

13,68215420,0256,61,56700846689,78297157

13,80287910,026388896,61,56679803289,77091456

13,84312070,029166676,61,56637716489,7468006

Fig. 3: Grfica para la Observacin 2

Para este caso el Mdulo de Elasticidad, G, es 0,1575 Kg/mm2El esfuerzo cortante mximo, es 13,8431207 Kg/mm2

Observacin 3:Tabla No. 4: Datos obtenidos de DATACOM para la realizacin de la grfica para la Observacin 3Esfuerzo Cortante (kg/mm2)tiempoX (mm)d (mm)Deformacin angular (Rad)Deformacin angular ()

22,636657814:10:320101,5707963390

22,824513914:10:320,00069444101,5707268889,9960211

23,10629814:10:330,00138889101,5706574489,9920423

23,435046114:10:340,00277778101,5705185589,9840845

23,857722314:10:350,00416667101,5703796689,9761268

24,186470514:10:360,00555556101,5702407789,968169

24,374326514:10:370,00694444101,5701018889,9602113

24,515218614:10:380,00833333101,5699629989,9522535

24,656110714:10:390,00972222101,569824189,9442958

24,703074714:10:400,01111111101,5696852289,936338

24,750038714:10:420,01388889101,5694074489,9204226

Fig. 4: Grfica para la Observacin 3

Para este caso el Mdulo de Elasticidad, G, es 0,231 Kg/mm2El esfuerzo cortante mximo, es 24,7500387 Kg/mm2

Observacin 4:Tabla No. 5: Datos obtenidos de DATACOM para la realizacin de la grfica para la Observacin 4Esfuerzo Cortante (kg/mm2)X (mm)d (mm)Deformacin angular (Rad)Deformacin angular ()

6,00297846010,71,5707963390

8,141025590,0013888910,71,5706665289,9925629

9,45674690,0027777810,71,5705367289,9851257

12,08818950,0041666710,71,5704069289,9776886

13,69172490,0055555610,71,5702771289,9702514

16,44651630,0069444410,71,5701473189,9628143

18,74902860,0083333310,71,5700175189,9553771

21,66828530,0097222210,71,5698877189,94794

24,13526270,0111111110,71,5697579189,9405028

26,39665870,012510,71,569628189,9330657

29,89154340,0138888910,71,569498389,9256286

32,35852090,0152777810,71,569368589,9181914

35,40112640,0166666710,71,569238789,9107543

37,78587130,0180555610,71,5691088989,9033172

40,33508130,0194444410,71,5689790989,8958801

43,45991940,0208333310,71,5688492989,8884429

45,31015250,0222222210,71,5687194989,8810058

48,39387430,0236111110,71,5685896889,8735687

50,0385260,02510,71,5684598889,8661316

51,47759610,0263888910,71,5683300889,8586945

53,98568990,0277777810,71,5682002889,8512574

55,34252750,0291666710,71,5680704889,8438203

56,86383020,0305555610,71,5679406889,8363832

58,54959820,0319444410,71,5678108789,8289461

59,33080770,0347222210,71,5675512789,814072

60,3587150,0361111110,71,5674214789,8066349

60,76987790,037510,71,5672916789,7991979

61,05769190,0388888910,71,5671618789,7917608

61,67443630,0402777810,71,5670320789,7843238

62,00336660,0416666710,71,5669022789,7768867

62,41452950,0430555610,71,5667724689,7694497

62,82569240,0444444410,71,5666426689,7620127

63,11350650,0458333310,71,5665128689,7545757

63,36020420,0472222210,71,5663830689,7471386

63,52466940,0486111110,71,5662532689,7397017

63,56578570,0510,71,5661234689,7322647

Fig. 5: Grfica para la Observacin 4

Para este caso el Mdulo de Elasticidad, G, es 1,802 Kg/mm2El esfuerzo cortante mximo, es 63,5657857 Kg/mm2

Fig. 6: Grfica Fuerza vs. Tiempo (F vs. T) para la Observacin 4

Observacin 5:

Fig. 7: Grfica F vs. T para la Observacin 5 (Realizada con los datos obtenidos del programa DATACOM)

Imgenes de Mquinas usadas:

Mquina Universal de EnsayosCaractersticas:Marca: InstromSerie del equipo: 8001Modelo del equipo: 1128Cdigo inventario: 1418

Preguntas: a) Cree que es posible obtener cortante puro en un cuerpo en la vida real?No, debido a que en la resistencia de un cuerpo a ser deformado de cualquier manera se generan fuerzas en todas las direcciones de manera que incluso cuando se aplica una fuerza puramente cortante sobre el cuerpo, este se resiste a la deformacin tambin a travs de la generacin de esfuerzos a la traccin.

b) En qu condiciones adems de las estudiadas se puede generar un momento cortante en los cuerpos slidos?Se puede generar esfuerzos y momentos cortantes a travs del roce de cuerpos, debido a la Tercera Ley de Newton.

c) Enumere y explique brevemente dos ensayos que sometan a la probeta a ensayos de esfuerzo cortante:El rozamiento de un cuerpo con la misma: Debido al rozamiento se genera la Friccin, la cual es una fuerza tangencial al rea de contacto y con ello genera el Esfuerzo cortante.

d) Cul cree usted que ser la falla por cortante de un material dctil?El sometimiento a una fuerza extremadamente alta, debido a que no tiene mucha resistencia a la Tensin y ya que el Mdulo de Elastidad (E) y el Mdulo de Rigidez (G) estn relacionados de manera proporcional directa, tampoco tiene mucha resistencia al Cortante.

e) Enuncie el Criterio de Von Misses:El criterio de von Mises, tambin llamado criterio de la mxima energa de distorsin, es un criterio de resistencia esttica, aplicado a materiales dctiles, segn el cual, el material no fluir en el punto analizado siempre que la energa de distorsin por unidad de volumen en el punto no supere la energa de distorsin por unidad de volumen que se da en el momento de la fluencia en el ensayo de traccin.

f) Cul cree usted que es la importancia del Esfuerzo Cortante en dicho criterio?Por la relacin directa que tiene con el Esfuerzo a la Traccin, nos habla de que para que el material no fluya en un punto determinado no debe ser sometido a Esfuerzos Cortantes que generen que llegue al Estado de Fluencia, que se da cuando se sobrepasa el Esfuerzo de Fluencia.