Tarea 1 Resisencia a Los Materiales JUANO

Juan Caroca CarrascoEstructura de los materiales Resistencia a los materiales Instituto IACC 9 de abril de 2018 1.- De acuerdo a la ley de Hooke ¿cuál es el peso máximo que puede soportar una balanza que cuenta con un resorte con una constante de fuerza (k) de 6 x 104 N/m, si el desplazamiento máximo permitido por diseño es de 2,8 cm? Ley de Hooke señala que la fuerza es proporcional al desplazamiento F = k * desplazamiento del punto de equilibrio. El desplazamiento permitido es 2,8 cm y la constante k del resorte es 6 * 104 N /m. Se realiza la conversión de centímetros a metros 2,8 cm = 0,028 m 2.8/100= 0.028 m F = 6 *104 N/m * 0,028m = 1.680 N El peso máximo es de 1.680 N. peso el cual puede soportar esta balanza 2) En una cuerda elástica de 1 cm de diámetro, se encuentra colocada una masa de 10 kg y se encuentra estirada a una longitud de 80 cm; cuando se le agregan 4,5 kg más, la cuerda alcanza una longitud de 83,5 cm y al agregar 2 kg más, la cuerda se rompe. Calcule la constante del resorte de la cuerda y luego determine cuál es el rango de su límite elástico (esfuerzo necesario para alcanzar ruptura), suponiendo que el diámetro de la cuerda es constante. Justifique su respuesta de acuerdo a los conceptos aprendidos. A) Masa Longitud Peso Deformación 10 80 98 N X 14,5 83,5 142,1 3,5 + x => K = [142,1N - 98 N] / [3,5+x - x]cm = 44,1N / 3,5cm = 12,6 N/cm = 0,126 N/m- K = 12,6 N/cm = 0,126 N/m b) límite elástico: Se sabe que el límite del elástico es superior al peso de las dos masas (10 + 4,5 kg) e inferior al peso de las tres masas (10 + 4,5 + 2 kg), puesto que con eso fue que la cuerda se rompió. Fuerza = peso = (10 kg + 4,5 kg + 2 kg) * 9,8 m/S2 = 161,7N El límite elástico estará en el rango (142,1N a 161,7N) k= - k = 170,18 Esta constante de la cuerda antes de romperse es k = 170,18 , luego esta cuerda se romperá 3.- Es conocido que los metales (así como cualquier material) se expanden con el calor. En un modelo de esferas y resortes para dos materiales (A y B) con diferente coeficiente de expansión térmica, al calentar ambos materiales hasta la misma temperatura, A se expande más que B, ¿a qué parámetro del modelo se debe esta diferencia? Justifique su respuesta. A los metales suaves en este caso a los (cristales líquidos) estos materiales poseen un sin de aplicaciones comerciales para pantallas LCD. Cuando se les aplica un estimulo externo en este caso calor las moléculas de polímeros se alinean para formar pequeñas regiones cristalinas por eso este nombre. Entendiendo como que es el incremento en el volumen de un material a medida que aumenta su temperatura; por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en las medidas por unidad de cambio de temperatura. Cuando el material es sólido, la expansión térmica se describe en términos de cambio de longitud, altura o grosor. Si el material es líquido, por lo general se describe como un cambio de volumen. 4.- Observe la siguiente imagen que corresponde a la geometría de una celda unitaria de un metal hipotético y luego conteste: a) ¿A cuál de los siete sistemas cristalinos pertenece este metal hipotético? - Este corresponde a un sistema cristalino Cúbico. b) Y ¿a cuál de las 14 redes cristalinas de Bravais pertenece? - Esta imagen es la red cúbica centrada en el cuerpo. 5) Observe las propiedades del níquel (Ni) puro: a) Elemento metálico. b) Es un buen conductor del calor y de la electricidad. c) Tiene buena resistencia a la oxidación y corrosión. d) Presenta esquemáticamente el siguiente defecto: Suponga Ud. que un estudiante compañero suyo le comenta que, dadas las propiedades del níquel y el dibujo esquemático, este metal presenta un defecto de tipo Schottky. Luego, explique por qué su compañero identificó incorrectamente el tipo de falla o defecto cristalino, considerando las características de la estructura cristalizada en los materiales, en este caso, del níquel puro. Según los apuntes esta imagen se asimila a una vacancia, Las vacancias se pueden producir durante el proceso de solidificación debido a perturbaciones locales durante el crecimiento del cristal, o como resultado de vibraciones que facilitan el desplazamiento de los átomos de sus posiciones reticulares; el número de vacancias presentes depende de la temperatura a la que se encuentre el material. El compañero erradamente lo asimila a un defecto tipo schottky (la imagen la cual es propia de una vacante) es típico de los materiales cerámicos, pues es un defecto que aparece para mantener la electro neutralidad del material. Se generan vacantes de iones de signo contrario para anularse de forma estequiometria; con el fin de mantener una carga total neutra. Cada vacante es un defecto de Schottky por separado. Este defecto es ilustrado con un ejemplo de cloruro de sodio Bibliografía - IACC 2018. Resistencia de los Materiales. Estructura de la Materia. Semana 1. - - IACC 2018. Estructura atómica semana 1 material adicional semana 1 - IACC 2018 glosario material adicional semana 1