T1: Materiales y fabricación · Ensayos mecánicos — TECNOLOGIA E INGENIERIA II PEvAU Andaluc%C3%ADa 2025

Ensayos mecánicos

Problema

2025 · Ordinaria · Suplente

EJERCICIO 1 - OPCIÓN A

En un laboratorio de control de calidad se realiza un ensayo Charpy a una probeta de acero estructural con una sección cuadrada de $10 \text{ mm}$ de lado utilizando un péndulo de $20 \text{ kg}$ de masa. El péndulo parte de una altura inicial de $1,2 \text{ m}$ y, tras impactar con la probeta, alcanza una altura final de $30 \text{ cm}$ . Se pide:

a) Calcular la energía absorbida por la probeta.b) Determinar la resiliencia del material.c) En caso de utilizar un péndulo de

18 \text{ kg}

de masa, ¿desde qué altura debería dejarse caer para alcanzar la misma altura final una vez rota la probeta?

Ensayo CharpyResilienciaEnergía absorbida

Calcular la energía absorbida por la probeta.Datos

m = 20 \text{ kg}

h_0 = 1,2 \text{ m}

h_f = 30 \text{ cm} = 0,3 \text{ m}

g = 9,81 \text{ m/s}^2

Fórmulas

E_{\text{absorbida}} = m g (h_0 - h_f)

Sustitución

E_{\text{absorbida}} = 20 \text{ kg} \cdot 9,81 \text{ m/s}^2 \cdot (1,2 \text{ m} - 0,3 \text{ m})

E_{\text{absorbida}} = 20 \text{ kg} \cdot 9,81 \text{ m/s}^2 \cdot 0,9 \text{ m}

Resultado

E_{\text{absorbida}} = 176,58 \text{ J}

Determinar la resiliencia del material.Datos

E_{\text{absorbida}} = 176,58 \text{ J}

Lado de la sección cuadrada $l = 10 \text{ mm} = 0,01 \text{ m}

Fórmulas

S = l^2

\rho = \dfrac{E_{\text{absorbida}}}{S}

Sustitución

S = (0,01 \text{ m})^2 = 0,0001 \text{ m}^2

\rho = \dfrac{176,58 \text{ J}}{0,0001 \text{ m}^2}

Resultado

\rho = 1.765.800 \text{ J/m}^2 = 1,7658 \text{ MJ/m}^2

En caso de utilizar un péndulo de $18 \text{ kg}$ de masa, ¿desde qué altura debería dejarse caer para alcanzar la misma altura final una vez rota la probeta? Datos

E_{\text{absorbida}} = 176,58 \text{ J} \quad\text{(Se asume la misma energía absorbida por la probeta)}

m' = 18 \text{ kg}

h_f' = 30 \text{ cm} = 0,3 \text{ m}

g = 9,81 \text{ m/s}^2

Fórmulas

E_{\text{absorbida}} = m' g (h_0' - h_f')

h_0' = \dfrac{E_{\text{absorbida}}}{m' g} + h_f'

Sustitución

h_0' = \dfrac{176,58 \text{ J}}{18 \text{ kg} \cdot 9,81 \text{ m/s}^2} + 0,3 \text{ m}

h_0' = \dfrac{176,58 \text{ J}}{176,58 \text{ N}} + 0,3 \text{ m}

h_0' = 1 \text{ m} + 0,3 \text{ m}

Resultado

h_0' = 1,3 \text{ m}