• Asignatura: Física
  • Autor: nickscole2247
  • hace 8 años

Dos varillas, una de hierro y la otra de zinc, miden lo mismo a 20°c. al calentarlas a 100°c, se detecta que la de zinc mide 2,7 mm más que la de hierro. calcular la longitud de ambas varillas a 20°c y a 180°c.

Respuestas

Respuesta dada por: gedo7
3

RESPUESTA:

Tenemos que para este ejercicio debemos utilizar las ecuaciones de dilatación térmica, tal que:

ΔL = Lo·α·ΔT

Donde:

ΔL = diferencia de longitud

Lo = longitud inicial

α = coeficiente de dilatación

ΔT = diferencia de temperatura

La condición dada es la siguiente:

→ Lf.z - 2.77 mm = Lf.h

El coeficiente de dilatación del hierro es de 12·10⁻⁶ °C⁻¹ y el del zinc es de 30·10 ⁻⁶ °C⁻¹ .

Planteamos las deformaciones para cada elemento.

→ ΔLh = Lo·(12· 10⁻⁶ °C⁻¹ )·(100-20) ºC = Lo·9.6x10⁻⁴

→ ΔLz = Lo·(30·10⁻⁶ °C⁻¹ )·(100-20) ºC = Lo·2.4x10⁻³

Tenemos por otra parte que los delta de longitud son:

→ ΔLh = Lfh - Loh

→ ΔLz = Lfz - Loz

Introducimos la condición, tenemos:

ΔLh = Lfz - 2.77 mm - Loh

ΔLz = Lfz - Loz

Sustituimos:

Lfz - 2.77 mm - Lo = Lo·9.6x10⁻⁴ → Lfz - 2.77 = Lo(1+9.6x10⁻⁴) (2)

Lfz - Lo = Lo·2.4x10⁻³→ Lfz = Lo(1+2.4x10⁻³) (1)

Dividimos las longitudes las dos ecuaciones anteriores y tenemos:

(Lfz - 2.77)/(Lfz) = (1+9.6x10⁻⁴)/(1+2.4x10⁻³)

Lfz - 2.77 = 0.9985·Lfz

Lfz = 1846.66 mm

Lfh =1843.96 mm

La longitud inicial, es decir a 20ºC, de las barras será 1842.23 mm, sustituyendo en la ecuación 1.

Para calcular la longitud a 180ºC, calculamos las deformaciones.

ΔLh = 1842.23·(12· 10⁻⁶ °C⁻¹ )·(180-20) ºC = 3.53 mm

ΔLz = 1842.23·(30·10⁻⁶ °C⁻¹ )·(180-20) ºC = 8.84 mm

Las longitudes finales serán:

Lfz = 1842.23 + 8.84 = 1851.07 mm

Lfh = 1842.23 + 3.53 = 1845.76 mm

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