Diseño y construcción de una máquina de torsión de bajo costo para la determinación del módulo de corte

• Israel Rivera Martínez ^[1] ; Fernando Daniel Fernández Galván ^[1] ; Patricia Sánchez Cruz ^[1] ; Arturo F. Méndez Sánchez ^[1] ; Leonor Pérez Trejo ^[1]
  1. [1] Instituto Politécnico Nacional

     Instituto Politécnico Nacional

     México

     
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 14, Nº. 3, 2020
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Un tema que se estudia teóricamente en los cursos introductorios de Física es aquel que analiza la torsión de una barra metálica, a partir de la cual es posible entender el concepto del módulo de torsión o de corte. No obstante, realizar el experimento empleando maquinaria comercial resulta muy caro, ya que ésta puede alcanzar un costo de varios miles de dólares. En este trabajo, se presenta el diseño y construcción de una máquina de torsión estática en donde se implementó un sistema de medición angular usando un mecanismo acondicionador de señal para lectura digital del voltaje y un potenciómetro lineal multivueltas, lo que permite aumentar la resolución en la medición del ángulo de torsión. La verificación del funcionamiento del diseño construido se realizó para un conjunto de cuatro varillas de distintos metales, los resultados muestran una diferencia menor al 5% con respecto a valores reportados en la literatura.

    Este prototipo de torsión estática se propone para ser fabricado por estudiantes permitiendo el desarrollo de sus habilidades experimentales.

  • English

    A subject that is theoretically studied in introductory Physics courses is one that analyzes the torsion of a metal bar, from which it is possible to understand the concept of the torsion or shear modulus. However, carrying out the experiment using commercial machinery is very expensive, since it can cost several thousand dollars. In this work, we present the design and construction of a static torsion machine where an angular measurement system was implemented using a signal conditioning mechanism for digital reading of the voltage and a multi-turn linear potentiometer, which allows increasing the resolution in the torsion angle measurement. The verification of the operation of the built design was carried out for a set of four bars of different metals, the results show a difference of less than 5% with respect to values reported in the literature. This static torsion prototype is proposed to be manufactured by students allowing the development of their experimental skills.