Page 296 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

sección transversal de un cilindro hueco. Si el es­
fuerzo máximo que puede sostenerse es 172 MPa,
¿cuál es la fuerza requerida para romper el hueso en
su parte más estrecha? Use las dimensiones que se 5 m
proporcionan en la figura. Resp. 63.66 kN

Sección 13.3 Módulo de corte
13.16. Una fuerza de corte de 40 000 N se aplica a la parte
superior de un cubo cuyo lado mide 30 cm. ¿Cuál es Lñ
el esfuerzo cortante en este caso? 1 500 kg
13.17. Si el cubo del problema 13.16 es de cobre, ¿cuál Figura 13.10
será el desplazamiento lateral de la superficie supe­
rior del cubo? Resp. 3.15 ¡im Sección 13.4 Elasticidad de volumen;
13.18. Una fuerza de corte de 26 000 N se distribuye de ma­ Módulo volumétrico
nera uniforme sobre la sección transversal de un alfiler 13.23. Una presión de 3 X 108 Pa se aplica a un bloque
de 1.3 cm de diámetro. ¿Cuál es el esfuerzo cortante? cuyo volumen es 0.500 m3. Si el volumen dismi­
13.19. Una varilla de aluminio cuyo diámetro es 20 mm nuye en 0.004 m3, ¿cuál es el módulo volumétrico?
sobresale 4.0 cm de la pared. El extremo de la va­ ¿Cuál es la compresibilidad?
rilla está sujeto a una fuerza de corte de 48 000 N. Resp. 37 500 MPa, 2.67 X 10-" m3/Pa-1
Calcule la flexión hacia abajo. Resp. 0.258 mm 13.24. El módulo volumétrico para un determinado tipo
13.20. Una varilla de acero sobresale 1.0 in por encima del de aceite es de 2.8 X 1010 Pa. ¿Cuánta presión se
piso y tiene 0.5 in de diámetro. La fuerza de corte F requiere para que su volumen disminuya de acuerdo
aplicada es de 6000 Ib y el módulo de corte es 11.6 con un factor de 1.2 por ciento?
X 106 lb/in2. ¿Cuáles son los valores del esfuerzo 13.25. Una esfera de latón macizo (B = 35 000 MPa) cuyo
cortante y la flexión horizontal? volumen es 0.8 m3 se deja caer en el océano hasta
13.21. Una carga de 1500 kg está sostenida por un extremo una profundidad en la cual la presión hidrostática es
de una viga de aluminio de 5 m, como se aprecia en 20 Mpa mayor que en la superficie. ¿Qué cambio se
la figura 13.10. El área de la sección transversal de la registrará en el volumen de la esfera?
viga es de 26 cm2 y el módulo de corte es 23 700 MPa. Resp. —4.57 X 10~4 m3
¿Cuáles son el esfuerzo cortante y la flexión hacia aba­ 13.26. Un fluido en particular se comprime 0.40 por ciento
jo de la viga? Resp. 5.65 X 106 Pa, 1.19 mm bajo una presión de 6 MPa. ¿Cuál es la compresibi­
13.22. Una placa de acero de 0.5 in de espesor tiene una lidad de ese fluido?
resistencia límite de corte de 50 000 lb/in2. ¿Qué 13.27. ¿Cuál es el decremento fraccional del volumen
fuerza se tendrá que aplicar para hacer un orificio de del agua cuando está sometida a una presión de 15
1/4 in que atraviese toda la placa? MPa? Resp. -0.00714

Problemas adicionales
13.28. Un alambre de acero de 10 m y 2.5 mm de diámetro 13.32. ¿Cuánto se estirará un trozo de alambre de cobre
se estira una distancia de 0.56 mm cuando se coloca de 600 mm de longitud y 1.2 mm de diámetro
cierta carga en su extremo. ¿Cuál es la masa de esa cuando se cuelga una masa de 4 kg de uno de sus
carga? extremos?
13.29. Una fuerza de corte de 3 000 N se aplica en la super­ 13.33. Una columna cilindrica sólida de acero mide 12 ft
ficie superior de un cubo de cobre cuyo lado mide de altura y 6 in de diámetro. ¿Qué carga debe sopor­
40 mm. Suponga que S = 4.2 X 1010 Pa. ¿Cuál es el tar para que su longitud disminuya —0.0255 in?
ángulo de corte? Resp. 4.46 X 10-5 rad Resp. 1.50 X 105 Ib
13.30. Una columna sólida cilindrica de acero mide 6 m de 13.34. Calcule la contracción del volumen de mercurio si
longitud y 8 cm de diámetro. ¿Cuál es la disminu­ un volumen original de 1 600 cm3 de este elemento
ción de la longitud cuando la columna soporta una se somete a una presión de 400 000 Pa.
carga de 90 000 kg? 13.35. ¿Cuál es el diámetro mínimo de una varilla de bron­
13.31. Un pistón de 8 cm de diámetro ejerce una fuerza de ce si tiene que soportar una tensión de 400 N sin que
2000 N sobre 1 litro de benceno. ¿Cuánto disminuye se exceda el límite elástico?
m
el volumen del benceno? Resp. —3.79 X 10-7 m3 Resp. 1.16 m
Capítulo 13 Resumen y repaso 277