Solucion ejercicios bloque 1 tema 1 propiedades de los materiales

Propiedades de los materiales. Ejercicios resueltos.

1. CIP FP Sakana LH IIP CFGS Mecatrónica Industrial Módulo 0938: Elementos de Máquinas

Calcula el peso en N de un cilindro de hierro puro que tiene 110mm de
diámetro y 30cm de altura si la densidad es de 7,86kg/dm
3
.
D = 110mm = 1,1dm
h = 30cm = 3dm
2
81,9181,9
s
m
KgN 
323
10,7781,986,7
dm
N
s
m
dm
Kg
g 

3
22
85,23
4
1,1
4
dmdm
dm
h
D
V 


Ndm
dm
N
VPeso
V
Peso
73,21985,210,77
3
3
 

Calcula la masa de una chapa de hierro puro de 2mm de espesor, 2m de
larga y 1m de ancha si la densidad es de 7,86kg/dm
3
.
e = 2mm = 0,02dm
l = 2m = 20dm
a = 1m = 10dm
3
4102002,0 dmdmdmdmaleV 
Kgdm
dm
Kg
Vm
V
m
44,31486,7
3
3
 

Calcula la densidad y el peso especí fico del metal con que está
construida una plancha rectangular de 2 × 3m y 25mm de espesor, que
pesa 3973N.
e = 25mm = 0,25dm
l = 3m = 30dm
a = 2m = 20dm
3
150203025,0 dmdmdmdmaleV 
33
48,26
150
3973
dm
N
dm
N
V
Peso

3
2
3
69,2
81,9
48,26
dm
Kg
s
m
dm
N
g
g 



¿Qué cantidad de calor atravesará en 50 minutos una chapa de acero del
0,2%C que tiene de superficie 2m
2
y 8mm de espesor, si en un lado existe
una temperatura de 20ºC y en el otro de 100ºC. El coeficiente de
conductividad calorífica es
Cºsgcm
cal
0,12λ


A = 2m
2
= 20000cm
2
e = 8mm = 0,8cm
t = 50min = 3000sg
sg
cal
cm
CC
cm
Csgcm
cal
e
tt
AQ 240000
8,0
º20º100
20000
º
12,0
221







720000Kcal cal 7200000003000240000  sg
sg
cal
Q

2. CIP FP Sakana LH IIP CFGS Mecatrónica Industrial Módulo 0938: Elementos de Máquinas

Una caja con un área de superficie total de 1,20m
2
y una pared de 4cm de
espesor está hecha con un material aislante. Un calefactor eléctrico de
10W (4,184W = 1cal/s) dentro de la caja mantiene la temperatura interior
en 15ºC arriba de la temperatura exterior. Encuentre la conductividad
térmica del material aislante.
1cal/s = 4,184W
Q =10W = 10 / 4,184cal/s= 2,39cal/s
A = 1,20m
2
= 12000cm
2

Cscm
cal
Ccm
cm
s
cal
TS
eQ
e
tt
SQ
º
1031,5
º1512000
439,2
5
2
21












Hallar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 100g
de cobre desde 10ºC a 100ºC; b) suponiendo que a 100g de aluminio a
10ºC se le suministre la cantidad de calor del apartado a); deducir que
cuerpo, cobre o aluminio, estará más caliente. El calor específico del
cobre es 0,093cal/g ºC y el del aluminio 0,217cal/g ºC.
calCC
Cg
cal
gTcmQ 837)º10º100(
º
093,0100 


  CC
Cg
cal
g
cal
T
cm
Q
TTTcmTcmQ
iAlfif
º57,48º10
º
217,0100
837






Un cilindro de acero al 0,35% de carbono (
385,7
dm
Kg
 ) que tiene un
diámetro de 60mm y una altura de 150mm, se ha de calentar de 20ºC a
780ºC para efectuar un tratamiento térmico. Calcular la cantidad de calor
que le debemos suministrar.
Cg
cal
c
º
11,0


D = 60mm = 0,6dm
h = 150mm = 1,5dm
3
22
42,05,1
4
)6,0(
4
dmdm
dm
h
D
V 




gKgdm
dm
Kg
Vm
V
m
3297297,342,085,7
3
3
 
KcalcalCC
Cg
cal
gTcmQ 62,2752,275629)º20º780(
º
11,03297 



3. CIP FP Sakana LH IIP CFGS Mecatrónica Industrial Módulo 0938: Elementos de Máquinas

Un calentador de agua funciona por medio de potencia solar. Si el
colector solar tiene un área de 6m
2
y la potencia entregada por la luz solar
es de 550W/m
2
(4,184W = 1cal/s), cuanto tarda en aumentar la temperatura
de 1m
3
de agua de 20ºC a 60ºC
Cg
cal
c
dm
Kg
aguaagua
º
1;1
3




33
10001 dmm
Kgdm
dm
Kg
Vm 100010001
3
3

gKg10000001000
Calor necesario a aportar al agua para incrementar la temperatura
  calCC
Cg
cal
gTcmQ 40000000º20º60
º
11000000 


Calor aportado por segundo por el colector solar
s
cal
m
ms
cal
Pot
tot
7,788645,131
2
2 


s
s
cal
cal
Pot
Q
t
total
36,50716
7,788
40000000


Ejercicio: Una barra de acero del 0,6%C tiene una longitud inicial de 2m a
20ºC. Calcular la longitud que tendrá a 150ºC, siendo su  = 1110
-6
ºC
-1

  mmmC
C
mTLL
if 86,200200286,2º130
º
1011121
6









Tener en cuenta como introducir 1110
-6
en la calculadora
1º 11*10 x^y -6 (el símbolo negativo ±6)
2º 11EXP -6

Ejercicio: Un anillo de acero de 100mm de diámetro interior a 20ºC se
tiene que introducir en un eje de 100,1mm a 20ºC. ¿A qué Tª deberemos
calentar el anillo?
CCCTTTTTT
C
L
LL
TTLLL
ifif
i
if
iif
º90,110º20º90,90
º90,90
1011100
1001,100
6













Ejercicio: Las secciones de concreto de cierta autopista para tener una
longitud de 25m. Las secciones se vacían y fraguan a 10ºC. ¿Qué
espaciamiento mínimo debe dejar el ingeniero entre las secciones para
eliminar el pandeo si el concreto va alcanzar una temperatura de 50ºC?
Coeficiente de expansión lineal del concreto 12 x 10
-6
ºC
-1
 cmCC
C
cmTLL
i
2,1º10º50*
º
1012*2500
6




22
45,131
184,4
1
550
ms
cal
W
s
cal
m
W
Pot

