125. DILATACIÓN LINEAL
Summary
TLDREl script describe el fenómeno de la dilatación lineal, que ocurre cuando un cuerpo en forma de barra se expone a cambios de temperatura. Se menciona que la barra, inicialmente de longitud 'l₀' y a una temperatura 't₀', experimenta una expansión o contracción dependiendo de la variación de temperatura (Δt). La dilatación es medida como la distancia 'Δl' que la barra se estira o encoge. Se introduce el coeficiente de dilatación lineal (α), que es una propiedad del material y su valor varía con el cambio de temperatura. El cálculo de la longitud final 'l' de la barra se realiza sumando la longitud original 'l₀' y el cambio de longitud 'Δl', donde 'Δl' se calcula como α × l₀ × Δt. El coeficiente α generalmente tiene valores pequeños y se mide en grados Celsius elevado a la negativa, como por ejemplo el de cobre, que es aproximadamente 17×10⁻⁶ °C⁻¹. El script ilustra cómo la longitud final de una barra se determina a partir de su coeficiente de dilatación y la variación de temperatura experimentada.
Takeaways
- 📏 La dilatación lineal ocurre cuando un cuerpo en forma de barra se expande o contrae debido a cambios en la temperatura.
- 🌡️ La longitud original de la barra se denota como \( l_0 \) y es la referencia para medir la expansión o contracción.
- 🔥 Un incremento de temperatura causará una expansión de la barra, mientras que una disminución de temperatura la contraerá.
- 📐 El coeficiente de dilatación lineal (o expansión), representado por la letra griega α, es una propiedad del material que indica cómo reacciona a los cambios de temperatura.
- ⚖️ El coeficiente de dilatación α se expresa en unidades de grados Celsius elevado a la negativa, lo que indica que son valores pequeños.
- 🔢 El cambio en la longitud de la barra, \( \Delta l \), se calcula como el producto del coeficiente de dilatación, la longitud original y el cambio de temperatura.
- ⏫ La longitud final de la barra, \( l \), es la suma de la longitud original y el cambio en longitud, \( l_0 + \Delta l \).
- 🔄 Un cambio de temperatura positivo (aumento de temperatura) resultará en una expansión de la barra, mientras que un cambio negativo (disminución de temperatura) en la temperatura dará lugar a un acortamiento.
- 🛠️ El coeficiente de dilatación varía según el material; por ejemplo, el del cobre es aproximadamente 17 por 10 a la menos 6 grados centígrados a la menos.
- 🧮 La expresión para la longitud final de la barra se simplifica mediante la factorización, lo que nos permite entender cómo la temperatura afecta la longitud de la barra.
- 🔬 La dilatación lineal es un fenómeno físico importante en la ingeniería y la física, donde la precisión en el tamaño de las estructuras y piezas es crucial.
Q & A
¿Qué es la dilatación lineal y cómo se presenta en una barra?
-La dilatación lineal es el fenómeno por el cual un cuerpo en forma de barra se expande o se contrae a lo largo de su eje cuando está sometido a cambios de temperatura. Se presenta como una expansión (dilatación) o contracción (contracción) de la barra a lo largo de su longitud original.
Si la temperatura de una barra aumenta, ¿qué sucede con su longitud?
-Si la temperatura de una barra aumenta, la barra experimenta una dilatación, lo que significa que su longitud aumenta o se expande.
¿Cómo se define la longitud final de una barra después de un cambio de temperatura?
-La longitud final de una barra después de un cambio de temperatura se define como la suma de la longitud original de la barra (l₀) y el cambio en longitud (Δl) debido a la dilatación o contracción.
¿Qué es el coeficiente de dilatación lineal y cómo se representa?
-El coeficiente de dilatación lineal es una propiedad física de un material que indica cómo cambia la longitud de ese material por unidad de longitud original en respuesta a un cambio de temperatura. Se representa con la letra griega α (alfa).
¿Cómo se calcula el cambio en longitud (Δl) de una barra debido a un cambio de temperatura?
-El cambio en longitud (Δl) se calcula mediante la fórmula Δl = α × l₀ × ΔT, donde α es el coeficiente de dilatación lineal, l₀ es la longitud original de la barra y ΔT es el incremento de temperatura.
Si la temperatura disminuye, ¿cómo afecta eso a la longitud de la barra?
-Si la temperatura disminuye, la barra se contrae y su longitud final disminuye en una cantidad proporcionada al coeficiente de dilatación lineal, la longitud original y el decremento de temperatura.
¿Cuál es la unidad de medida del coeficiente de dilatación lineal?
-El coeficiente de dilatación lineal se mide en grados Celsius o grados centígrados elevados a la negativa, lo que indica la variación por grado celsius.
¿Por qué los valores del coeficiente de dilatación lineal son generalmente pequeños?
-Los valores del coeficiente de dilatación lineal son generalmente pequeños porque la expansión o contracción de los materiales en respuesta a cambios de temperatura es un proceso gradual y no ocurre de manera abrupta o significativa en pequeñas escalas de temperatura.
¿Cuál es el coeficiente de dilatación lineal del cobre?
-El coeficiente de dilatación lineal del cobre es aproximadamente 17 x 10^-6 grados centígrados a la menos 1.
¿Cómo se relaciona la dilatación lineal con la expansión de los materiales en general?
-La dilatación lineal es una parte específica de la expansión de los materiales, que se refiere solo al cambio en la longitud de un material en una dirección específica (generalmente el eje de la barra) en respuesta a cambios de temperatura.
¿Qué ocurre si la temperatura aumenta y luego disminuye hasta el valor inicial?
-Si la temperatura aumenta y luego disminuye hasta el valor inicial, la barra experimentará una dilatación inicial seguido de una contracción, y理论上 (si no hay efectos de rango de trabajo o daño), su longitud final debería ser la misma que la longitud original.
¿Cómo se podría mitigar el efecto de la dilatación lineal en una estructura de construcción?
-Se podría mitigar el efecto de la dilatación lineal en una estructura de construcción utilizando materiales con coeficientes de dilatación lineal bajos, proporcionando expansiones o contracciones en la diseño, o incorporando elementos de compensación que permitan el movimiento debido a los cambios de temperatura sin dañar la estructura.
Outlines
🔍 Dilatación lineal de una barra
El primer párrafo describe el fenómeno de la dilatación lineal en una barra de material. Se menciona que cuando una barra de un material específico se encuentra sometida a una temperatura inicial y luego se incrementa la temperatura, la barra experimenta una expansión o dilatación. Esta expansión se mide como una distancia delta l, y está relacionada con el coeficiente de dilatación lineal (alfabeto griego alfa) del material. El coeficiente de dilatación es una medida de cómo cambia el tamaño del material con el cambio de temperatura. La longitud final de la barra se calcula sumando la longitud original (l sub 0) y la expansión delta l. Se destaca que el coeficiente de dilatación lineal varía para diferentes materiales y generalmente tiene valores pequeños, como el ejemplo del cobre con un coeficiente de aproximadamente 17 por 10 a la menos 6 grados centígrados a la menos 1.
Mindmap
Keywords
💡dilatación lineal
💡coeficiente de dilatación lineal
💡longitud original (l₀)
💡incremento de temperatura (Δt)
💡longitud final (l)
💡variación de temperatura
💡expansión
💡acoortamiento
💡material de la barra
💡cobre
💡grados centígrados
Highlights
La dilatación lineal se presenta en un cuerpo en forma de barra cuando varía su longitud debido a cambios de temperatura.
La longitud original de la barra se denota como \( l_0 \).
La temperatura inicial de la barra es \( T_0 \).
La expansión de la barra se llama \( \Delta l \) y es la distancia que la barra se ha dilatado.
La longitud final de la barra después de la dilatación es \( l \).
El coeficiente de dilatación o expansión lineal se representa con la letra griega \( \alpha \).
El coeficiente de expansión lineal depende del material y su unidad es grados Celsius al cuadrado.
El cambio de temperatura, \( \Delta T \), es la diferencia entre la temperatura final y la inicial.
Si la temperatura disminuye, la barra se contrae y \( \Delta l \) se mide en la dirección opuesta.
El coeficiente de expansión lineal para el cobre es aproximadamente 17 por 10 a la menos 6 grados centígrados a la menos 1.
Los coeficientes de expansión lineal generalmente son valores pequeños.
La longitud final de la barra se determina sumando la longitud original y el valor de \( \Delta l \).
La expresión para la longitud final de la barra es \( l = l_0 (1 + \alpha \Delta T) \).
La factorización de \( l_0 \) permite simplificar la expresión para la longitud final.
La dilatación lineal es un fenómeno físico que se debe considerar en el diseño de estructuras y materiales.
El incremento de temperatura causa una expansión de la barra, mientras que su disminución provoca un acortamiento.
La dilatación lineal es un concepto fundamental en la física y la ingeniería para entender el comportamiento de los materiales a diferentes temperaturas.
Transcripts
la dilatación lineal se presenta cuando
tenemos un cuerpo en forma de barra
consideremos una barra de un material
una barra que tiene una longitud
original que vamos a llamar l sub zero
si la longitud de esta barra
y entonces la barra se encuentra
sometida a una temperatura inicial que
vamos a llamar t sub zero y vamos a
incrementar esa temperatura entonces la
barra va a presentar una dilatación o
una expansión
aquí tenemos entonces la barra cuando ha
sido llevada hasta una temperatura final
que vamos a llamarte efe vemos que
entonces se ha dilatado una distancia
que vamos a llamar delta l si en la
distancia
se ha dilatado o expandido aquí hemos
hecho un poco de exageración en la
cantidad que se expande linealmente la
barra si en la realidad no es tan
considerable
entonces la barra tiene una longitud
final que vamos a llamar l
esta distancia es el entonces tenemos lo
siguiente esta cantidad que se ha
estirado la barra que vamos a llamar
delta él
se obtiene de la siguiente manera
aparece lo que se llama el coeficiente
de dilatación o coeficiente de expansión
lineal del material de la barra así que
se representa con la letra griega alfa x
l sub 0 es decir por la longitud inicial
de la barra y x del paquete del planeta
es el incremento de temperatura en este
caso es la variación de temperatura
entonces tenemos que delta de t siempre
será la diferencia entre la temperatura
final y la temperatura inicial
temperatura final menos temperatura
inicial nos da cambio en la temperatura
si hemos incrementado la temperatura
esté dentro de t nos da positivo ahora
si hubiéramos disminuido la temperatura
supongamos que hubiéramos enfriado la
barra entonces en lugar de estirarse
esta barra se va a acortar entonces
delta l se miden en la otra dirección
porque se acortaría la barra
en este caso el delta dt sería negativo
porque la temperatura final sería menor
que la temperatura inicial entonces si
delta del es nos da negativo es porque
ha habido un acortamiento de la barra y
eso obedece a una disminución en la
temperatura bien vamos a ver entonces
cómo se determina la longitud final de
la barra entonces la longitudinal de la
barra como podemos apreciar en este
dibujo sería la suma de la longitud
original l sub zero y delta de l
pero delta de l nos dio esta expresión
alfa por el psuv 0 por delta de t si
nosotros sacamos aquí factor común l sub
cero es decir usamos la factorización l
sub zero nos queda un factor de 1 más
alta por delta de t
y tenemos la expresión para la longitud
final de una barra que tiene longitud
inicial o longitud original l sub 0 que
tiene un coeficiente de dilatación
lineal o de expansión lineal alfa el
material de la barra y que presenta una
variación de temperatura del tapete como
decíamos alfa es el símbolo que
representa el coeficiente de dilatación
o coeficiente de expansión lineal las
unidades en que se presenta alfa es
grados celsius o grados centígrados
elevados al amenazar esas son las
unidades de este símbolo alfa
normalmente toma valores muy pequeños
por ejemplo el coeficiente de dilatación
lineal del cobre recordemos el símbolo
químico del cobre cecu es de
aproximadamente 17 por 10 a la menos 6
grados centígrados a la menos 1 entonces
vemos que es un valor bastante
usualmente entonces los valores de alfa
son así son valores muy pequeños tenemos
entonces dilatación lineal
sí
[Música]
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