• Author / Uploaded
• Diego Ivan M

Citation preview

FISICA I CARRERA Ingeniería en Electromecánica

INGENIERO Amable Bravo

NOMBRE Muñoz Calderón Diego Iván CICLO Primero PARALELO A FECHA 18/07/2016

FUERZA AXIAL La fuerza axial es la que va en la dirección del eje del elemento y puede ser de tracción o de compresión. Según esta tendencia depende el tipo de diseño a

utilizar para el elemento. Asimismo, este diseño varía según el tipo de material; siendo los más empleados el concreto armado y el acero. (Jorge O, 2013) La palabra axial es usada como adjetivo que hace referencia a relativo a un eje, relacionado con el eje o que tiene forma de eje. La palabra axial es de origen latín “axis”, formada por el sufijo “al” que significa “relativo a”. (significados, 2009) Una fuerza axial es una fuerza que actúa directamente sobre el centro axial de un objeto en la dirección del eje longitudinal. Estas fuerzas pueden ser de compresión o de tensión, dependiendo de la dirección de la fuerza. Cuándo una fuerza axial actúa a lo largo del eje longitudinal y este eje pasa por el centro geométrico del objeto, será además una fuerza concéntrica; en caso contrario será un fuerza excéntrica. Las fuerzas perpendiculares al eje longitudinal del objeto se denominan normalmente como fuerzas verticales. Una de las partes importantes al analizar una fuerza axial es el concepto de centro geométrico y de centro axial. El centro geométrico es un punto dentro del espacio delimitado por la forma del objeto y que es el centro perfecto de su masa, en otras palabras, desde este punto encontraremos la misma cantidad de masa del objeto en cualquier dirección. El centro geométrico en un objeto complejo puede estar prácticamente en cualquier lugar dentro del espacio definido por su forma, esto incluye espacio no ocupado por masa del objeto. El eje axial de un objeto va de un lado a otro del objeto pasando por el llamado centro axial. Esta línea depende de la forma del objeto y no de su masa. Por tanto, el centro axial y el centro geométrico pueden coincidir en el mismo punto o puede que no. Cuándo una fuerza actúa directamente sobre el centro axial, coincida o no con el centro geométrico, es una fuerza axial. Una fuerza axial actúa comprimiendo o tensionando (estirando) el eje axial en dos direcciones opuestas. Una fuerza axial, por tanto, no hace moverse al objeto. Un ejemplo típico de fuerza axial se puede observar en las columnas de un edificio. La columna tiene un eje axial que la atraviesa desde arriba hacia abajo. La columna está sometida constantemente

a una fuerza axial de compresión ejercida por el techo del edificio. (Curiosoando, 2013) Dada una sección transversal al eje longitudinal de una viga o pilar el esfuerzo normal es la fuerza resultante de las tensiones normales que actúan sobre dicha superficie. Si consideramos un sistema de coordenadas cartesianas en que el eje X esté alineado con el eje recto de la viga, y los ejes Y y Z estén alineados con las direcciones principales de inercia de la sección el tensor de tensiones ([T]xyz) y el esfuerzo normal (Nx) vienen dados por: (Xtrave, 2008)

Tipos

de

apoyo

Apoyo libre (rodillo) el que permite desplazamientos en una sola dirección y permite el giro. No se le transmiten momentos. Como los apoyos que sostienen vigas de concreto en algunos puentes. Articulación Permite el giro pero no permite el desplazamiento en ninguna dirección e.g. las rótulas de suspensión

Empotramiento. No permite el giro ni los desplazamientos presenta 2 reacciones 2 direcciones y momento, e.g. Una columna de concreto anclada a la cimentación o una viga en cantiléver El esfuerzo de compresión se calcula con la siguiente fórmula: e=F/A Dónde: e = Esfuerzo (Ej. Newton sobre metro cuadrado, Kilogramo fuerza sobre milímetro cuadrado, etc.) F = Fuerza (Ej. Newtons o Kilogramo Fuerza. 1 Newton = 1 Kilogramo por metro sobre segundo al cuadrado, y 1 Kilogramo Fuerza = 9.81 Newtons) A = Área (Ej. metro cuadrado, pie cuadrado, centímetro cuadrado, etc.)

TORQUE “DADME UN PUNTO DE APOYO Y MOVERE EL MUNDO” La propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. (Perez J. Gardey A, 2010) En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza. ¿De qué factores depende el torque? Expresada como ecuación, la fórmula es M=F•d

Cuando se ejerce una fuerza Donde M es momento o torque F en el punto B de la barra, la F = fuerza aplicada barra gira alrededor del punto d = distancia al eje de giro A. El momento de la fuerza F Ángulo de aplicación de la fuerza: 𝜽 vale M = F • d Si 𝜽 = 𝟗𝟎° máximo torque. Si 𝜽 = 𝟎° no hay torque. 𝜽 Entonces, el torque 𝝉 será proporcional a: La magnitud de la fuerza 𝑭 La distancia 𝒅 entre el punto de aplicación de la fuerza y el punto de giro El ángulo 𝜽 de aplicación de la fuerza. El torque se expresa en unidades de fuerza-distancia, se mide comúnmente en Newton metro (Nm). Si en la figura de la izquierda la fuerza F vale 15 N y la distancia d mide 8 m, el momento de la fuerza vale: M = F • d = 15 N • 8 m = 120 Nm La distancia d recibe el nombre de “brazo de la fuerza”. Torque neto Sobre un cuerpo puede existir muchos torques actuando al mismo tiempo. Por ejemplo, si dos fuerzas actúan sobre un mismo objeto ¿en qué sentido gira el objeto? (Morales M, 2008) 𝝉𝒏𝒆𝒕𝒐 = 𝝉 = 𝝉𝟏 + 𝝉𝟐 𝝉𝒏𝒆𝒕𝒐 = +𝑭𝟏𝒅𝟏𝒔𝒆𝒏𝜽𝟏 – 𝑭𝟐𝒅𝟐𝒔𝒆𝒏𝜽2

Bibliografía Curiosoando. (22 de 9 de 2013). Obtenido de https://curiosoando.com/que-es-una-fuerza-axial Jorge O, M. M. (1 de 2013). webdelprofesor.ula. Obtenido de http://webdelprofesor.ula.ve/arquitectura/jorgem/principal/guias/diseaxial.pdf Morales M. (1 de 10 de 2008). slideshare.net. Obtenido de http://es.slideshare.net/er4646/torque-o-momento-de-fuerza-presentation Perez J. Gardey A. (2010). definicion.de. Obtenido de http://definicion.de/torque/ significados. (21 de 8 de 2009). sidnificados.com. Obtenido de http://www.significados.com/axial/ Xtrave. (1 de 5 de 2008). yahoo.com. Obtenido de https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090523134545AAzhe5p

ANEXOS Gráficos Fuerza Axial

Gráficos Torque