Final elementos de matematica fisica y quimica I




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fecha de publicación06.01.2016
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PRODUCTO DE DISEÑO

ELEMENTOS DE MATEMATICA, FISICA Y QUIMICA I


FINAL ELEMENTOS DE MATEMATICA FISICA Y QUIMICA I
MATERIA:

ELEMENTOS DE MATEMATICA, FISICA Y QUIMICA I

ALUMNO:

SILVA FACUNDO NICOLAS


PROFESOR:

ESTEFANIA FONDEVILA

COLABORADOR:

PABLO DIAZ
INDICE

PRODUCTO………………………………………………………………………………………………………….Pág. 4

Usuario………………………………………………………………………………………………………………..Pág. 5

Forma de uso

Principios básicos de funcionamiento

Partes que lo componen…………………………………………………………………………………………….Pág. 6

QUIMICA………………………………………………………………………………………………………………Pág. 7

Composición

Formula química………………………………………………………………………………………………………Pág.9

Uniones químicas.…………………………………………………………………………………………………….Pág. .10

Fuerzas intermoleculares.…………………………………………………………………………………………….Pág. 11

Características químicas

Propiedades de los materiales……………………………………………………………………………………… Pág. 12

Conclusión química…………………………………………………………………………………………………... Pág. 15

MATEMATICAS

Estadística de medidas

Errores y tolerancias…………………………………………………………………………………………………. Pág. 16

Perímetro, superficie y volumen……………………………………………………………………………………..Pág. 17

Conclusión matemática……………………………………………………………………………………………… Pág. 18

FISICA

Densidad y peso

Calor y dilatación…………………………………………………………………………………………………….. Pág. 19

Conclusión física

Problemáticas y soluciones…………………………………………………………………………………………… Pág.20

CONCLUSION GENERAL


PRODUCTO: Rueda de moto



USUARIO: este tipo de ruedas fueron diseñadas para motos de cross, por lo tanto están destinadas a ser usadas por todos aquellos que practican este deporte, ya sea de forma amateur o profesional. Ambos sexos pueden hacer uso de este tipo de ruedas, aunque predomina el sexo masculino. La edad varia en cuanto al tamaño de al cubierta, cubiertas pequeñas para niños 3 a 7 años, cubiertas medianas para niños y adolescentes 8 a 16 años, cubiertas grandes para adultos a partir de 18 años aproximadamente.
FORMA DE USO: se coloca la rueda delantera y trasera en sus respectivos lugares, asegurándose que estén infladas con la cantidad de libras que lleva dicha rueda y que estén bien centradas, se aprietan y se controla que estén bien sujetas para su uso. De esta manera podrá ser usada sin ningún tipo de problema y desarrollara su funcionamiento a la perfección
PRINCIPIOS BASICOS DE FUNCIONAMIENTO: la función primaria de las ruedas es la de transmitir la potencia del motor en forma de movimiento rotatorio. Además deben soportar el peso de la motocicleta y transmitir las fuerzas de conducción y frenado; lo primero íntegramente a través de la rueda trasera y la mayor parte de lo segundo a través de la rueda delantera. Son a la vez elementos importantes de la suspensión, pues absorben las trepidaciones que las irregularidades del camino causarían a la maquina. La mayoría de las ruedas constan de: Rin, neumático y llanta; el Rin va unido a un cubo o campana central por medio de radios.


PARTES QUE LA COMPONEN:

Llanta.

Material que lo compone: Aleación metálica liviana no ferrosa.



Cubierta.

Material que lo compone: Plástico - Elastómero


Rayos.

Material que lo compone: aleación metálica ferrosa



QUIMICA
COMPOSICION QUIMICA

El material que compone a la llanta es el aluminio.

Aluminio (Al): dicho material en estado puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería; son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso, es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna. El aluminio se conoce por su alta conductividad eléctrica y térmica, lo mismo que por su gran reflectividad. Este material es estable al aire y resistente a la corrosión por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y otros agentes químicos.

Punto de ebullición: 2450 ºC

Punto de fusión: 660 ºC


El material que compone a los rayos es el acero, una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación. El acero es el más popular de las aleaciones, que conserva las características metálicas del hierro, pero con las propiedades notablemente mejoradas gracias a la adición del carbono.
Hierro (Fe): el hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre (5%). Es un metal maleable, tenaz, de color gres plateado y magnético El uso más extenso del hierro es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar). Punto de fusión: 1536 ºC. Punto de ebullición: 3000 ºC



Carbono (C): es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito (negro) o diamante (incoloro). Es el pilar básico de la química orgánica. Se encuentra dentro de los no metales en la tabla periódica. Punto de fusión: 3727 ºC. Punto de ebullición: 4830 ºC.
El material que compone a las cubiertas es el caucho, y como todo elastómero esta compuesto por hidrogeno (H), que se encuentra dentro de los no metales en la tabla periódica, es un gas incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable, y por carbono (C), el cual ya dimos sus características. Para formar el caucho que se utiliza para las cubiertas se le agrega azufre (S) este no metal tiene un color amarillento, amarronado o naranja, es blando, frágil, ligero, desprende un olor característico a huevo podrido al combinarse con hidrógeno y arde con llama de color azul. Punto de fusión: 119 ºC. Punto de ebullición: 444,6 ºC.

El proceso de vulcanizado agregando azufre mejora las propiedades del caucho.
Para el reconocimiento del elastómero se utilizo el kit para la identificación de plásticos, midiendo las propiedades mecánicas, ópticas, su densidad, combustibilidad, duración de la flama, alteración de la muestra, color de la flama, color de los humos.
FORMULA QUIMICA

Acero

No se encontró formula química del acero.

Caucho

Butadieno


El caucho sintético se obtiene de la polimerización del butadieno



UNIONES QUIMICAS

Las uniones químicas son las fuerzas que mantienen unidos los átomos de una molécula.

Las aleaciones como la de los rayos forman uniones metálicas. Las sustancias metálicas se caracterizan por:

  • No forman moléculas sino una red de cationes dentro de la cual pueden moverse libremente los electrones.

  • Sus puntos de ebullición son en general altos.

  • A temperatura ambiente son sólidos.

  • Son insolubles en todo tipo de solventes, tanto polares como no polares.

  • Conducen la corriente eléctrica tanto en estado sólido como liquido. Son los mejores conductores de la electricidad.

  • Son dúctiles y maleables, o sea pueden deformarse para hacer hilos o laminas

  • Tienen brillo. Casi todos son plateados.


Los elastómeros como el caucho forman uniones covalentes. Las uniones covalentes se caracterizan por:

  • Forman moléculas, salvo excepciones.

  • Tienen puntos de fusión y ebullición bajo

  • A temperatura ambiente pueden ser gaseosas, liquidas o sólidas como en el caso en este caso, dependiendo de la intensidad de sus fuerzas intermoleculares.

  • Serán solubles en solventes polares si son polares y en solventes no polares si son no polares.

  • No conducen la corriente eléctrica, ya que no existen cargas eléctricas que puedan moverse.


FUERZAS INTERMOLECULARES

Solo el caucho forma fuerzas intermoleculares, ya que las fuerzas intermoleculares existen solamente en las sustancias que forman moléculas. En general, los elastómeros no tienen grupos muy polares o lugares muy aptos para puentes de hidrogeno: las cadenas extendidas no se ajustan muy bien entre si por lo que no pueden operar eficientemente las fuerzas de Van Der Waals.

Sus moléculas son alargadas y delgadas, se alinean cuando se estira el material pero cuando se elimina la fuerza de estiramiento las moléculas de un elastómero no permanecen extendidas y alineadas; vuelven a sus conformaciones desordenadas originales.
CARACTERISTICAS QUIMICAS

Las aleaciones son sustancias compuestas por estar formada por la unión de dos o más elementos químicos, como el Acero, formado por Hierro (Fe) y Carbono (C). Si analizamos los rayos de la rueda como sistema, se considera un sistema homogéneo, ya que posee las mismas propiedades intensivas en todos sus puntos. Puntos de fusión, de ebullición, temperatura.

Los elastómeros son también sustancias compuestas por estar formados por dos o mas elementos químicos, butadieno C y H. Si analizamos la cubierta o neumático como sistema, se considera un sistema homogéneo, ya que posee las mismas propiedades intensivas en todos sus puntos. Puntos de fusión, de ebullición, temperatura.

Si consideramos la rueda en su totalidad como sistema, se considera un sistema heterogéneo ya que posee distintas propiedades intensivas en todos sus puntos, 2 o mas fases y 1 o mas componentes.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Propiedades Físicas

Eléctricas: -Rayos: buen conductor -Cubierta: mal conductor

Dicha propiedad se midió pelando ambos extremos de dos cables, los dos extremos superiores se colocaron a una batería. Los otros dos a uno se le coloco una lamparita y al que quedo libre se le hizo contacto con los materiales nombrados. Si la lamparita encendía es buen conductor, de lo contrario, mal conductor.

Térmicas: -Rayos: buen conductor -Cubierta: mal conductor

Se sometió a los materiales al calor de una llama para medir como conducen el calor. Si no prende ni se derrite es buen conductor, de lo contrario, mal conductor.

Ópticas: -Rayos: opaco, ya que no deja ver del otro lado, de color gris brilloso, superficie lisa. - Cubierta: de color negro, opaca, presenta relieves.

Con ayuda de una lupa se observo detenidamente cada material para medir estas propiedades.

Magnéticas: -Rayos: posee -Cubierta: no posee

Las propiedades magnéticas se midieron a través de un imán. Si el imán se magnetiza al material este posee propiedades magnéticas.

Estado de agregación: -Rayos: sólido -Cubierta: sólido

Solo con tocar el material, nos damos cuenta si es sólido o líquido.
Propiedades Mecánicas
Dureza: -Rayos: Alta -Cubierta: Media

Fragilidad: -Rayos: Baja -Cubierta: Baja

Ductibilidad: -Rayos: Baja -Cubierta: Baja

Resistencia: -Rayos: Muy Alta -Cubierta: Media

Maleabilidad: -Rayos: Media -Cubierta: Media

Memoria: -Rayos: Muy baja -Cubierta: Muy Alta

Plasticidad: -Rayos: Media -Cubierta: Baja

Elasticidad: -Rayos: Muy Baja -Cubierta: Muy Alta

Resiliencia: -Rayos: Baja -Cubierta: Alta

Fatiga: -Rayos: Muya Alta -Cubierta: Media

Tenacidad: -Rayos: Muy Alta -Cubierta: Baja

Todas las propiedades mecánicas se midieron sometiendo a los materiales a golpes de un martillo, intentando doblarlos con las manos, con pinzas, clavándole chinches, presionándolos.


Propiedades Químicas
Adhesividad:-Rayos: Baja Cubierta: Alta

Corrosión: -Rayos: Baja Cubierta: Media

Polimerización: -Rayos: No Cubierta: Si

Combustión: -Rayos: Muy Baja Cubierta: Media - Alta

Desgaste: -Rayos: Bajo Cubierta: Medio
Para medir las propiedades químicas, se utilizaron solventes, sustancias alcalinas, sustancias ácidas, adhesivos, tinturas.
Propiedades Organolépticas
Sensoriales, Biocompatibilidad, Rememoriabilidad, Anatómicas.

Rayos: su textura es suave, el dedo se desliza fácilmente sobre la superficie. No se divisan poros aunque se observe con la lupa, presenta un brillo tenue y es de color grisáceo. Si se lo manipula no es pesado por tratarse de aleaciones metálicas. No es toxico.

Cubierta: su textura es blanda, presenta relieves e irregularidades (tacos). Es opaca y de color negro, muy elástica. No es toxica.

CONCLUSION QUIMICA

Todos los factores analizados y los temas abordados en el área de química, nos permiten saber y conocer frente a que tipo de producto estamos parados. Al conocer sus propiedades nos damos cuenta de porque se utilizaron estos materiales y no otros
MATEMATICAS
ESADISTICA DE MEDIDAS

Este tipo de ruedas, debido a que están diseñadas para motos de competición, en las que existen diversas categorías según las edades, varían en cuanto a tamaño según la edad de quien conduce la moto y el tamaño de esta. De esta manera a través de la estadística, podríamos tomar muestras de una población específica, en este caso las variables son cuantitativas. Luego armar una tabla con los datos recopilados y así determinar el rango, el número de pilotos encuestados, la moda (valor que más se repite), la mediana (valor que se sitúa justamente en el centro de la muestra). De esta manera nos aseguramos de conocer cual es el tamaño de cubiertas mas utilizado y elegido por los pilotos.
ERRORES Y TOLERANCIAS

Radio de la rueda: Altura de la rueda:

30 cm. 12,5 cm.

30,1 cm. 12,6 cm.

29,9 cm. 12,4 cm.

Error del radio: Tolerancia del radio:

30+30,1+29,9 = 30 30 - 30 = 0

3 30,1 - 30 = 0,1

29,9 - 30 = -0,1
0+0,1-0,1 = 0

3

Error de la altura: Tolerancia de la altura:

12,5+12.6+12,4 = 12,5 12,5 - 12,5 = 0

3 12,6 - 12,5 = 0,1

12,4 - 12,5 = -0,1
0+0,1-0,1 = 0

3


CALCULOS PER, SUP, VOL.

P circulo = 2π . r

2 π . 30cm.

188,49cm
A circulo = π . r2

Π . 900cm2

2.827,43cm2

AL rueda = 2π . r . h

2π . 30cm . 12,5cm

2.356,19cm2
AT rueda = AL + 2π . r2

2.356,19cm2 + 5.654,86cm2

8.011,05cm2
V rueda = π . r2 . h

2.827,43cm2. 12.5cm

35.342,87cm3
CONCLUSION MATEMATICA

Los cálculos realizados, los resultados obtenidos, y la información que nos brinda la estadística de las medidas, caemos en la cuenta de que las medidas son cuidadosamente seleccionadas, para dar una mayor comodidad y efectividad al producto, según la manera o el modo en el que se lo va a utilizar. Hay proporciones entre las partes de la moto y las medidas de la rueda.
FISICA
DENSIDAD Y PESO

Suponiendo que la masa de la rueda es 3 kg, su densidad será:

Densidad = Masa

Volumen
Densidad = 3kg

35.342,87cm3
Densidad = 8,49 x 10-5 kg/cm3

CALOR Y DILATACION

La cubierta de la moto al estar todo el tiempo en contacto con el terreno sobre el cual nos deslizamos, absorbe calor, pero al ser un elastómero no conduce dicho calor, ya que se caracterizan por ser buenos aislantes y malos conductores. Al absorber este calor la cubierta se dilata.

No contamos con los datos para realizar los cálculos, pero se puede averiguar la cantidad de calor de la cubierta a través de la formula de cantidad de calor

Q = m x c x At

También con los datos correspondientes podríamos averiguar cuanto se dilata la cubierta, ya que se trata de un volumen, usamos la formula para dilatación volumétrica.

Av = Vi . 3α . AT
CONCLUSION FISICA

Los temas abarcados en física, nos dan la pauta de que los materiales elegidos para este tipo de ruedas poseen una densidad y un peso bajo por el tipo de deporte para el cual se utiliza, ya que la rueda debe soportar las irregularidades del terreno (saltos, pozos) y se busca que sea lo mas liviana posible y con la mayor resistencia.
PROBLEMATICAS DETECTADAS Y POSIBLES SOLUCIONES

Las ruedas soportan muy bien las fuerzas a las cuales se someten, sin embargo existe el riego de que el neumático se pinche por la acción de elementos cortantes o punzantes sobre el terreno, las llantas al ser de aluminio si tienen un golpe fuerte se abollan y hasta se rajan, y los rayos si no están apretados de la manera correcta, no soportan las fuerzas de la llanta y se cortan. En primer lugar buscaría que el neumático sea más grueso o más duro, siempre y cuando no perjudique el andar de la rueda, para que este no sufra pinchaduras. En segundo lugar seria bueno encontrar una aleación para las llantas que le de mas dureza y resistencia a esta, pero manteniendo su peso liviano. Por ultimo buscaría la forma de lograr que los rayos no se aflojen y siempre estén apretados, para que no se corten.
CONCLUSIONES GENERALES

Puedo concluir en que la elección de los materiales es casi perfecta, contiene aluminio en la llanta que le proporciona un peso mínimo a la rueda, acero en los rayos ya que soportan fuerzas por lo que deben ser fuertes para no romperse ni doblarse, y caucho en la cubierta o neumático que se adapta perfectamente a los terrenos por su elasticidad y soporta grandes presiones. También este tipo de aleación como es el acero, o mismo el aluminio no se desgasta con facilidad y es prácticamente inmune a la acción de la corrosión.

Con todos los datos recopilados durante el trabajo, tenemos una idea de los pasos que debemos realizar a la hora de elegir un material para diseñar un producto.




DEPARTAMENTEO DE HUMANIDADES Y ARTE

LICENCIATURA EN DISEÑO INDUSTRIAL




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