Ejercicios de diltatación

1° Parte: Ejercicios
Física General II (F2)
Facultad de Ingeniería
Universidad de Piura
Piura
Ingeniería
Problemas
1. Un evaluador usa una cinta métrica de acero que tiene
exactamente 50 m de longitud a una temperatura de
20 °C. ¿Qué longitud tiene en un día caluroso de
verano en el que la temperatura es de 35 °C?
αacero=1.2x10-5 K-1
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Problemas
1. Un evaluador usa una cinta métrica de acero que tiene
exactamente 50 m de longitud a una temperatura de 20 °C.
¿Qué longitud tiene en un día caluroso de verano en el que la
temperatura es de 35 °C? αacero=1.2x10-5 K-1
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Problemas
2. En el ejemplo anterior, el evaluador usa la cinta para
medir una distancia cuando la temperatura es de 35 °C;
el valor que lee es 35.794 m. Determine la distancia real.
Suponga que la cinta está calibrada para usarse a 20 °C.
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Problemas
2. En el ejemplo anterior, el evaluador usa la cinta para medir
una distancia cuando la temperatura es de 35 °C; el valor que
lee es 35.794 m. Determine la distancia real. Suponga que la
cinta está calibrada para usarse a 20 °C.
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Problemas
3. Un frasco de vidrio con volumen de 200 cm3 se
llena hasta el borde con mercurio a 20 °C. ¿Cuánto
mercurio se desbordará si la temperatura del
sistema se eleva a 100 °C? El coeficiente de
expansión lineal del vidrio es de 0.40x10-5 K-1
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Problemas
3. Un frasco de vidrio con volumen de 200 cm3 se llena hasta el borde
con mercurio a 20 °C. ¿Cuánto mercurio se desbordará si la
temperatura del sistema se eleva a 100 °C? El coeficiente de
expansión lineal del vidrio es de 0.40x10-5 K-1
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1.Un dispositivo electrónico ha sido diseñado en forma deficiente de modo
que dos tornillos unidos a piezas diferentes del dispositivo casi se tocan
entre sí en su interior, como se ve en la figura. Los tornillos de acero
(0.01m) y bronce (0.03m) están a diferentes potenciales eléctricos y si se
tocan se produce un cortocircuito, lo cual daña al dispositivo. Si la
distancia entre los extremos de los tornillos es 5.0 μm a 27°C, ¿a qué
temperatura se tocarán los tornillos? αacero=1.2x10-5 K-1 y αbronce=1.9x10-5
K-1
0
34.25 C
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Lbr  Lac   br L0,br T   acero L0,acero T  5 x10
6
6
5 x10
T 
 br Lo ,br   ac Lo ,acero
6
5 x10
T=
5
5
1.9 x10 (0.03)  1.2 x10 (0.01)
T= 7.25 C
0
Temperatura a la que se tocan 27 C  7.24 C= 34.25 C
0
0
0
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Se tiene un real brasilero de 1.9 cm de diámetro a 20 °C, y está hecho de
una aleación (principalmente zinc) con un coeficiente de expansión lineal
de 2.6x10-5 K-1.
¿Qué diámetro tendría: en un día caluroso en Rio de Janeiro (48 °C)?
¿Y en una noche fría en las montañas de Groenlandia (-53 °C)?
En Rio
1.9014 cm
En Groelandia
1.8964 cm
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Se tiene un real brasilero de 1.9 cm de diámetro a 20 °C, y está hecho de una
aleación (principalmente zinc) con un coeficiente de expansión lineal de 2.6x10-5
K-1.
¿Qué diámetro tendría: en un día caluroso en Rio de Janeiro (48 °C)?
(2
puntos)
¿Y en una noche fría en las montañas de Groenlandia (-53 °C)? (2 puntos)
Para el diámetro del centavo aplicamos:
L  L0 1  T 
Sabemos que 1K=1°C , entonces usamos la temperatura en °C
En Rio

 Do T  2.6*105  C  
1
3
1.90
cm
28.0

C

1.4*10
cm




Por lo tanto el diámetro es 1.9014 cm
En Groelandia
 Do T  3.6*103 cm
Por lo tanto el diámetro es 1.8964 cm
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Problema
Un cilindro de aluminio de 10 cm de
longitud, con área transversal de 20
cm2, se usará como espaciador entre
dos paredes de acero. A 17.2 °C, el
cilindro apenas se desliza entre las
paredes. Si se calienta a 22.3 °C, ¿qué
esfuerzo habrá en el cilindro y qué
fuerza total ejercerá éste sobre cada
pared, suponiendo que las paredes son
perfectamente
rígidas
y
están
separadas por una distancia constante?
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Problema
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