A aplicação da expansão linear em Engenharia
A maioria dos materiais se expandem e contraem devido a mudanças de temperatura. Nesta relação direta , material expande quando aquecido , e contrai quando resfriado. A taxa de expansão e de contracção é mínima por grau de alteração de temperatura . No entanto, em grandes estruturas como pontes ou de construção, as quantidades mínimas somam, levando a uma grande mudança de tamanho. Os engenheiros têm de explicar a mudança, e desenvolver soluções para várias estruturas para absorver a expansão e contração. Coeficientes de Expansão Linear Tabela
Use Coeficientes de mesa expansão linear do Toolbox de engenharia para determinar a taxa de expansão para um material por polegada , por mudança de temperatura. Por exemplo , a taxa de aço é 7,3 vezes 10 elevado a menos 6 centímetros por grau Fahrenheit . Para converter de notação científica para números reais , um cubo de aço de 1 polegada em um lado amplia 0,0000073 de uma polegada quando a temperatura sobe um grau Fahrenheit . Trata-se de 1/50 da espessura de um cabelo.
Tabela Figuras Praticar
Você pode pensar que a expansão 1/50 da espessura de um fio de cabelo para o aço é não muito, mas coeficientes de expansão somar. Por exemplo , a ponte Mackinaw em Michigan é de 5 quilômetros de comprimento. Isto converte a 316.800 polegadas . No inverno , as temperaturas em Michigan pode mergulhar para menos de 20 graus Fahrenheit, e no verão pode chegar a 90 graus Fahrenheit. Isto é uma diferença de temperatura de 110 graus . Multiplicando .0000073 por 316.800 por 120 produz 254 polegadas, ou cerca de 21 pés de expansão ou contração .
Problemas e Soluções de expansão
O problema é ponte Mackinaw um pequeno exemplo dos milhões de problemas expansão e contração engenheiros superar a cada dia. Engenheiros projetar articulações móveis especiais, chamadas juntas de dilatação , para permitir que alguns “dar” para o problema da expansão /contração . Se a ponte Mackinaw não tinha juntas de expansão , seria rasgar -se fora dos suportes quando se expandindo. A ponte tem 31 Mackinaw estrategicamente colocadas juntas de dilatação. Essas articulações como entrelaçar os dedos , e deslizar uns sobre os outros quando a ponte se move. Betão também se expande e se contrai. Calçadas têm tiras pretas em intervalos predefinidos – estes são juntas de dilatação para concreto. Se eles não estivessem lá , o concreto iria rachar, devido a tensões internas construídas pela expansão .
Dissimilar Problemas e Soluções de Materiais
Materiais diferentes colocados ao lado do outro representar os seus próprios problemas . Muitos motores automotivos lançaram blocos de ferro , mas cabeçotes de alumínio . Coeficiente de dilatação linear do alumínio é maior do que o ferro de . Quando o motor atinge a temperatura de funcionamento , se as cabeças expandir muito, os parafusos de cabeça pode quebrar . Quando resfriado , os parafusos de cabeça pode afrouxar. Engenheiros resolveram o problema através do desenvolvimento de um parafuso de cabeça especial , chamado de parafuso trecho . Parafusos de estiramento são feitos de um composto de aço especial , e literalmente esticar quando aquecida . Quando a cabeça de alumínio se expande, o parafuso se estende , por isso não vai quebrar. Quando a cabeça esfria, ele se retrai . Um parafuso trecho é quase como uma mola, capaz de expandir e contrair.
