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7. Se dispone de una varilla de aluminio de 2 m de longitud y \( 2,5 \mathrm{~mm} \) de radio, de cuyo extremo inferior se suspende un peso de 490 N . ¿Qué alargamiento sufre la varilla? Respuesta. \( 7,1 \times 10^{-2} \mathrm{~cm} \).

Ask by Gordon Chadwick. in Ecuador
Mar 21,2025

Upstudy AI Solution

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Answer

La varilla se alarga \( 7.1 \times 10^{-2} \, \text{cm} \).

Solution

**Datos del problema:** - Longitud de la varilla: \( L = 2 \, \text{m} \). - Radio de la varilla: \( r = 2.5 \, \text{mm} = 2.5 \times 10^{-3} \, \text{m} \). - Fuerza aplicada (peso): \( F = 490 \, \text{N} \). - Módulo de Young del aluminio (valor típico): \( E = 70 \times 10^{9} \, \text{N/m}^2 \). **Paso 1. Calcular el área de la sección transversal de la varilla** La varilla es cilíndrica, por lo que su área es: \[ A = \pi r^2 = \pi \left(2.5 \times 10^{-3}\right)^2 = \pi \times 6.25 \times 10^{-6} \, \text{m}^2 \approx 1.9635 \times 10^{-5} \, \text{m}^2. \] **Paso 2. Usar la fórmula del alargamiento por tensión** La fórmula para el alargamiento es: \[ \Delta L = \frac{F L}{A E}. \] **Paso 3. Sustituir los valores conocidos** Sustituimos en la fórmula: \[ \Delta L = \frac{490 \cdot 2}{1.9635 \times 10^{-5} \cdot 70 \times 10^{9}}. \] **Paso 4. Realizar los cálculos** Multiplicamos en el numerador: \[ 490 \cdot 2 = 980 \, \text{N·m}. \] Calculamos el denominador: \[ 1.9635 \times 10^{-5} \cdot 70 \times 10^{9} \approx 1.37445 \times 10^{6} \, \text{N}. \] Por lo tanto: \[ \Delta L = \frac{980}{1.37445 \times 10^{6}} \approx 0.000713 \, \text{m}. \] **Paso 5. Convertir el alargamiento a centímetros** Como \( 1 \, \text{m} = 100 \, \text{cm} \): \[ 0.000713 \, \text{m} = 0.000713 \times 100 \, \text{cm} \approx 0.0713 \, \text{cm} \approx 7.1 \times 10^{-2} \, \text{cm}. \]

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The Deep Dive

¡Claro! Para calcular el alargamiento de la varilla de aluminio, se utiliza la ley de Hooke, que establece que el alargamiento es proporcional a la fuerza aplicada. En este caso, considerando la fórmula de deformación en materiales, el alargamiento (\( \Delta L \)) puede calcularse con la fórmula: \[ \Delta L = \frac{F \cdot L_0}{A \cdot E} \] donde \( F \) es la fuerza, \( L_0 \) la longitud original, \( A \) el área de sección transversal, y \( E \) el módulo de elasticidad del aluminio. Ahora, ¡hablemos de los errores comunes! Es fácil cometer una equivocación al calcular el área de la sección transversal. No olvides que, para una varilla circular, el área se calcula como \( A = \pi r^2 \), donde \( r \) es el radio (en este caso, \( 2,5 \times 10^{-3} \) m). También es crucial asegurarte de que todas las unidades estén en el mismo sistema antes de realizar cualquier cálculo. ¡Así te evitas sorpresas en el resultado!

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