Introducción

INTRODUCCIÓN

Este presente trabajo vamos a desarrollar la deformación del material con el modulo la elasticidad como también la fuerza fuer za elástica quien son enseña hook para hallar la carga en cada deformación. También aplicaremos la energía de la elasticidad para calcular la constante de elasticidad. Para el siguiente ejercicio pondremos nuestro conocimiento en la hidrostática, donde convertiremos el caudal a diferentes unidades como L/min, m ^3/s y L/s. donde también hallaremos el refugien del fluido, como dato tendremos la viscosidad.  Así continuando con la resolución resolución de ejercicios, pasaremos pasaremos a las oscilaciones mecánicas, donde pondremos en conocimiento la fórmula del periodo para oscilaciones. Hallando si el reloj se atrasa o adelanta, dependiendo a la gravedad. En tanque determinaremos, la presión atmosférica donde buscaremos en nuestro formulario y como dato tendremos t endremos la presión manométrica, con todo esto y datos adicionales aplicaremos a nuestro proceso adiabático. Lo cual nos dará la temperatura y también el momento que ingresa el aire al sistema. En equilibrio térmico y la ley cero de la termodinámica, buscaremos en tabla el el calor especifico del aluminio y del plomo. Aplicando esta ley la cantidad de calor en calorías serán iguales para este sistema, por lo tanto, se hallará el resultado. Para el último ejercicio ej ercicio solamente hallaremos la entropía con la fórmula que está más ademaste de este trabajo.

DESARROLLO DE CONTENIDOS 1. ELASTICIDAD Y DEFORMACIÓN 1.1 FUERZA ELÁSTICA

“Un cuerpo elástico es aquel que tiene la capacidad de recuperar su

forma y tamaño natural como dejar actuar sus fuerzas que lo deforman. Eso ocurre por ejemplo con una pelota de jebe, esponja una liga, un resorte, etc.” (ASOCIACION FONDO DE

INVERTIGADORES Y EDITORES, 2006) la fuerza elástica es el módulo de reacción de objetos tales como resortes, que tienen una posición de equilibrio. Donde almacena energía. Todo cuerpo elástico reacciona contra la fuerza deformadora para recuperar su forma original, como esta, según ley de Looke, que es proporcional a la fuerza producida. 1.1.2 LEY DE LOOKE

La ley looke establece que el límite de la tensión elástica de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza. F = K* ΔX …….. (N) Donde F: fuerza elástica en N. K: constante de elasticidad del resorte en N/m.  ΔX: variación de la deformación en m.

1.2 LA DEFORMACION

Es el cambio de forma que sufre un objeto cuando es sometido a una fuera que afecta a su estructura física. En este tema tenemos las clases de deformaciones:

-

DEFORMACIÓN ELÁSTICA

“son aquellas las que desaparecen una vez que cesaron las

causas que las originaron. En este sentido hay un desplazamiento REVERSIBLE de las partículas del solido desde sus nuevas posiciones de equilibrio hacia sus posiciones antiguas de equilibrio (posición que ocupaban antes de la deformación). Las responsables de tal desplazamiento son las fuerzas elásticas.”

(ROJAS SALDAÑA, 2013) -

DEFORMACIONES PLASTICAS

“Son aquellas que no desaparecen una vez que cesaron las

causas que lo originaron. En este caso el cuerpo no recobra totalmente sus dimensiones geométricas ni forma iniciales, (que tenía antes de la deformación) en consecuencia a las partículas del solido experimentan una reestructuración IRREVERSIBLE en las nuevas posiciones de equilibrio alcanzando, sin embargo, el sólido mantiene su proporcionalidad cambiando solamente su configuración exterior.” (ROJAS SALDAÑA, 2013)

1.2.1 LIMITE DE ELASTICIDAD LEY DE HOOKE

En la que C es una constante de proporcionalidad que se llama coeficiente elástico como también deformación unitaria, teniendo una forma: C= 1/E Dónde: E se le llama MODULO DE ELASTICIDAD DE PRIMER GENERO

El módulo de elasticidad o también llamado MODULO DE YOUNG es una constante física para cada material utilizado. ESFUERZO/DEFORMACION UNITARIA = E

1.2.2 ESFUERZO ELASTICO

“La experiencia muestra que la deformación depende no de la

fuerza aplicada al cuerpo si no de la relación entre esta fuerza (F) y el área (S) de la sección transversal en la que esta aplicada la fuerza.” (ROJAS SALDAÑA, 2013)

= F/S Donde: : es el esfuerzo elástico F: Fuerza S: área de la sección

La variación de la deformación nos daría así: ΔS =

P∗L E∗A

2. DINÁMICA DE FLUIDOS 2.1 EL FLUJO DE LOS FLUIDOS Y LA ECUACIÓN DE BERNOULLI

En este capítulo damos inicio a la dinámica de los fluidos que se mueve a través de conductos o tubos 2.1.1 FLUIDOS IDEALES

El movimiento de un fluido real es muy complejo. Para simplificar su descripción consideraremos el comportamiento de un fluido ideal cuyas características son las siguientes: o

Fluido no viscoso. Se desprecia la fricción interna entre las distintas partes del fluido

o

Flujo estacionario. La velocidad del fluido en un punto es constante con el tiempo

o

Fluido incompresible. La densidad del fluido permanece constante con el tiempo

o

Flujo irrotacional. No presenta torbellinos, es decir, no hay momento angular del fluido respecto de cualquier punto.

2.2 ECUACION DE LA CONTINUIDAD

Para la formulación de la ecuación de continuidad de los fluidos se asumen un grupo de consideraciones ideales que no siempre se tienen en los fenómenos reales de movimientos de fluidos.

 1  ∗ 1  = 2  ∗ 2

DONDE:  A: es área transversal del fluido en m2 V: es velocidad del fluido en m/s 2.3 NUMERO DE REYNOLDS

nos muestra que el fluido se mueve en capas o laminas, moviéndose suavemente unas sobre otras. El número de Reynolds permite caracterizar la naturaleza del flujo, es decir, si se trata de un flujo laminar, flujo transicional o de un flujo turbulento, además indica la importancia relativa de la tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto de uno laminar y la posición de este estado dentro de una longitud determinada.

2.4 TIPOS DE FLUJOS

2.4.1 FLUJO LAMINAR

donde en la tubería la resistencia al flujo de un fluido, nos muestra que puede ser caracterizada en términos de la viscosidad del fluido si el flujo es suave. En el fluido si el número de Reynolds. Si el Flujo es Laminar Re 4000

3. OSCILACIÓN 3.1 FRECUENCIA “Es una magnitud física que nos expresa el número de vueltas,

revoluciones o ciclos que realiza una partícula, por cada unidad de tiempo al desarrollar un M.C.U.” (ASOCIACION FONDO DE

INVERTIGADORES Y EDITORES, 2006)

F=NÚMERO DE VUELTAS (N)/ TIEMPO EMPLEADO EN DAR N VUELTAS

“Es común dar la frecuencia en ciclos por segundos o revoluciones por

segundos y otros casos revoluciones por minutos. El número de vueltas, revoluciones y los ciclos son términos descriptivos que es consecuencia no tienen unidad, por ello la unidad de frecuencia en 1/s o s -1 y se lo denomina HERTZ (Hz)” (ASOCIACION FONDO DE INVERTIGADORES Y EDITORES, 2006)

  =

1 

Donde: T: es periodo

También se puede calcular con la velocidad angular. En una vuelta el radio de giro barre un Angulo de 2 π rad y el tiempo que emplea en una vuelta es justamente el periodo

=



 =   =   

4. TERMODINÁMICA 4.1 ESTADO TERMODINAMICO

Está determinado por sus coordenadas termodinámicas, presión, volumen y temperatura; y por sus propiedades termodinámicas números de moles. Estas variables termodinámicas se relacionan mediante una ecuación denominada: ecuación de estado termodinámico.  =  =

DONDE: P: presión V: volumen T: temperatura N: cantidad de sustancia M: masa M: masa molecular R: cosntante de los gases

 

4.2 PROCESO TERMODINÁMICO

Se produce cuando hay un cambión de estado termodinámico. En general si todas las variables termodinámicas cambiasen obtendríamos una relación entre ellas mediante la ecuación denominada: ecuación general de los gases ideales. Si no hay fuga ni ingreso de masa entonces n= cte., con lo cual la ecuación que daría simplificada 1  ∗

1 1

= 1 ∗

1 1

4.3 PROCESO ADIABATICO

Se designa como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isotrópico. Q= ∆U +W

Como Q =0, entonces.

∆U = -W.

4.4 PROCESO ISOTERMICO

En este proceso la temperatura permanece constante. Como la energía interna de un gas ideal sólo es función de la temperatura, en un proceso isotérmico de un gas ideal la variación de la energía interna es cero (∆U= 0) La curva hiperbólica se conoce como

isotérmica. De acuerdo con la primera ley de la termodinámica tenemos:

Q = ∆U +W. Como ∆U = 0, entonces.

Q=W

4.5 PROCESO ISOBARICO

Es un proceso termodinámico en el cual la presión permanece constante, en este proceso, como la presión se mantiene constante, se produce una variación en el volumen y por tanto el sistema realiza trabajo o se puede realizar trabajo sobre el sistema. De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, tenemos: Q = ∆U +W

4.6 PROCESO ISOTERMICO

En este proceso el volumen permanece constante, es decir que en este tipo de proceso el volumen no varía y por tanto el trabajo es igual a cero, lo que significa que W= 0. De acuerdo con la primera ley de la termodinámica tenemos: Q = ∆U +W

Como W=0, entonces

Q = ∆U

5. EQUILIBRIO TERMICO

El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se

equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio término. 5.1 CANTIDAD DE CALOR

S e simboliza con la letra Q, consiste en ganar o perder energía de una masa (m) que se encuentra en esta fórmula:  =  ∗   ∗ ∆

Donde: Q: es la cantidad de calor (que se gana o se pierde), expresada en calorías. m: es la masa del cuerpo en estudio. Se expresa en gramos Ce: es el calor específico del cuerpo. Su valor se encuentra en tablas conocidas. Se expresa en cal / gr º C  Δt: es la variación de temperatura = Tf − T0. Léase Temperatura

final (Tf) menos Temperatura inicial (T0), y su fórmula es 5.1.1 TABLA DE CALORES ESPECIFICOS

6. ENTROPIA “La entropía es una de las magnitudes más importantes de la

termodinámica. Su definición y propiedades posee importancia en mecánica estadística, teoría de la información. No obstante, aquí describiremos sólo su definición e interpretación en el marco de la Termodinámica clásica. ” (WARK J., 2001) 6.1 DESIGUALDADE DE CLAUSIUS

La integral con el circulito se denomina “integral cerrada” y quiere

decir que la suma se efectúa sobre una curva que se cierra sobre sí misma La desigualdad de Clausius no nos dice cuánto vale la integral, en general. Solo nos informa de su signo. Pero al hacerlo nos proporciona un criterio para clasificar los posibles procesos:

Si la integral es negativa: el proceso es irreversible. Si la integral es nula: el proceso es reversible. Si la integral es positiva: el proceso es imposible. 6.2 PREOCESO GENERAL

Supongamos ahora una cantidad de gas que va de un estado en el que tiene una presión pA, una temperatura TA y ocupa un volumen VA a uno en que tienen los valores pB, TB y VB. El proceso para ir de uno a otro es arbitrario, puede ser cuasiestático o no serlo. El proceso no importa, ya que la entropía es una función de estado y para hallar su variación podemos elegir cualquier proceso reversible.

Podemos, por ejemplo, considerar un proceso en el que primero variamos su volumen, manteniendo su constante su presión pA y posteriormente modificamos su presión a volumen constante VB. Esto nos da la variación total de entropía

Esta es la expresión general de la variación de entropía de un gas ideal entre dos estados cualesquiera.

CONCLUSIÓN

Concluimos con este trabajo la aplicación de de cada tema, donde en elasticidad y deformación aplicamos para cada material un módulo de joung y así podemos elegir y tener la capacidad de realizar pruebas de ensayo para cada material. La deformación en cada material nos da muestra del tamaño adicional que muestra nuestro material por efecto de una fuerza externa. En la dinámica de fluidos concluimos que el fluido puede tomar diferentes tipos como laminar, transicional y turbulento. Donde podemos dar a conocer que el fluido está trabajando en cada sistema con su viscosidad y temperatura del fluido. para este caso del ejercicio estamos tomando a condiciones normales. Las oscilaciones nos damos cuenta que en cierto tiempo da cierta cantidad de vueltas de oscilaciones donde la gravedad influye. La termodinámica aplicamos la ley termodinámica que la energía no se pierde sino se transforma, con este concepto aplicamos con la formula el equilibrio térmico.

BLIBLIOGRAFIA

ASOCIACION FONDO DE INVERTIGADORES Y EDITORES. (2006). FISCA I. LIMA-PERU : LUMBRERAS EDITORES. MOTT, R. L. (2006). MECANICA DE FLUIDOS. MEXICO: PEARON EDUCACION DE MEXICO S. A. DE C. V. ROJAS SALDAÑA, A. (2013). FISICA II. LIMA-PERU: EDITORIAL SAN MARCOS E. I. R. L.,editor. WARK J., K. (2001). TERMODINAMICA. MADRID: INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S. A. U.