Esfuerzo Cortante: Ejemplos y Ejercicios Resueltos ✅ [Pernos y Placas] Mecánica de Materiales Fácil

Cesar Stark

25 Sept 202009:17

Summary

TLDREl video explica el concepto de esfuerzo cortante, crucial en la ingeniería estructural. Se ilustra cómo las fuerzas aplicadas pueden causar cortes o deslizamientos en materiales. Se usa un ejemplo con pernos para mostrar cómo calcular el esfuerzo cortante, dividiendo la carga total entre los pernos y aplicando la fórmula de esfuerzo dividido por el área. Se presentan ejercicios para calcular esfuerzo cortante en diferentes configuraciones y cómo determinar la fuerza máxima antes de que los pernos fallen.

Takeaways

🔧 El esfuerzo cortante es una fuerza aplicada que tiende a cortar o deslizar una parte del cuerpo con respecto a otra.
📐 Se produce en estructuras y es fundamental en los cálculos de ingeniería para asegurar la integridad de las mismas.
📚 La fórmula básica del esfuerzo cortante es similar a la del esfuerzo normal, dividiendo la fuerza entre el área sobre la que actúa.
🔩 En el ejemplo de los pernos, la carga total se divide entre el número de pernos para determinar el esfuerzo cortante en cada uno.
📉 La división de la carga se debe realizar de acuerdo con la configuración mecánica del sistema, ya sea dividir entre el número de pernos o entre dos planos.
🔢 El cálculo del esfuerzo cortante se simplifica al identificar la carga específica que actúa sobre el área de interés.
🛠️ El material y el diámetro de los pernos deben ser seleccionados de acuerdo con el esfuerzo cortante que se espera que soporten.
📏 La dimensión del diámetro de los pernos y el área efectiva son cruciales para el cálculo del esfuerzo cortante.
🔄 En configuraciones con múltiples placas, la carga se divide de acuerdo con la simetría o asimetría del sistema.
🚫 Es importante asegurarse de que el esfuerzo cortante no exceda los límites de resistencia del material para evitar la rotura.

Q & A

¿Qué es el esfuerzo cortante según el guion del vídeo?
-El esfuerzo cortante es una fuerza que tiende a hacer que una parte de un cuerpo se corte o deslice con respecto a otra.
¿Para qué se utiliza el esfuerzo cortante en la ingeniería?
-El esfuerzo cortante se utiliza en cálculos de ingeniería para estructuras y diseños que se aplican a la práctica.
¿Cómo se calcula el esfuerzo cortante en una conexión de pernos?
-Se calcula dividiendo la carga total entre el número de pernos y luego aplicando la fórmula del esfuerzo cortante, que es la fuerza dividida por el área.
¿Cuál es la fórmula para calcular el esfuerzo cortante?
-La fórmula para calcular el esfuerzo cortante es P/A, donde P es la fuerza y A es el área.
¿Cómo se determina el diámetro de los pernos para un esfuerzo cortante específico?
-Se determina el diámetro de los pernos a partir del esfuerzo cortante permitido y la carga que se espera que soporte la conexión.
¿Qué sucede si la carga se aplica a tres pernos igualmente?
-Si la carga se aplica a tres pernos igualmente, cada perno soportará un tercio de la carga total.
¿Cómo se calcula el esfuerzo cortante si las cargas se aplican de manera desigual a los pernos?
-Se debe considerar la distribución de la carga entre los pernos y calcular el esfuerzo cortante para cada uno de ellos de manera individual.
¿Cuál es la importancia de conocer el esfuerzo cortante en los pernos de una conexión?
-Es importante conocer el esfuerzo cortante para asegurar que los pernos no fallen y para seleccionar el material adecuado para el diseño.
¿Cómo se determina la máxima fuerza que puede aplicarse a una unión de pernos sin exceder el esfuerzo cortante permitido?
-Se determina utilizando el esfuerzo cortante permitido y el diámetro de los pernos en la fórmula del esfuerzo cortante.
¿Por qué es necesario dividir la carga entre dos en una configuración de placas arriba y abajo?
-Se divide la carga entre dos porque se asume que la carga se reparte igualmente entre los dos planos, lo que reduce la fuerza que actúa sobre cada plano.

Outlines

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🔩 Introducción al Esfuerzo Cortante

El vídeo comienza explicando el concepto de esfuerzo cortante, que es esencial en la materia de resistencia de materiales y se utiliza en cálculos de ingeniería para estructuras. Se describe cómo las fuerzas aplicadas pueden causar que una parte de un cuerpo se corte o se deslicen con respecto a otra. Se utiliza un ejemplo de dos placas unidas por pernos para ilustrar cómo se produce el esfuerzo cortante al aplicar una carga. Se menciona que este esfuerzo se mide en unidades de fuerza divididas por área, como libras por pulgada cuadrada o newtons por metro cuadrado. Se explica que el cálculo del esfuerzo cortante es crucial para seleccionar el material adecuado y determinar el tamaño de los pernos necesarios para resistir dicha carga.

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📐 Ejemplos Prácticos de Esfuerzo Cortante

En el segundo párrafo, se presentan ejemplos prácticos para ilustrar cómo calcular el esfuerzo cortante. Se describe un escenario donde se aplican tres pernos para unir dos placas de acero y se calcula el esfuerzo cortante que cada perno debe soportar al aplicar una carga de 12,000 libras. Se explica que cada perno solo soporta un tercio de la carga total debido a la distribución uniforme. Se presentan otros ejemplos para reforzar el concepto, como el uso de un perno para unir tres placas con una carga de 6,000 libras, donde se divide la carga entre dos planos y se calcula el esfuerzo cortante en cada uno. Finalmente, se mencionan ejercicios prácticos que permiten al espectador aplicar estos conceptos para determinar el esfuerzo cortante en diferentes configuraciones de placas y pernos, y para calcular la fuerza máxima que puede aplicarse a unión de pernos sin exceder cierto esfuerzo cortante.

Mindmap

Keywords

💡Esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante es una fuerza que tiende a causar la separación de dos partes de un cuerpo o material unido. Se relaciona con la resistencia de los materiales y es fundamental en la ingeniería estructural para prevenir la fractura o el deslizamiento de componentes. En el video, se ejemplifica con la carga aplicada a dos placas unidas, donde la fuerza tiende a 'cortar' o deslizar una placa con respecto a la otra.

💡Resistencia de materiales

La resistencia de materiales es el estudio de cómo los materiales reaccionan ante diferentes tipos de fuerzas y el punto en el que fallan o se rompen. Es crucial para el diseño de estructuras seguras. En el guion, se menciona que el esfuerzo cortante es muy utilizado en la materia de resistencia de materiales para cálculos de ingeniería.

💡Carga

La carga es la fuerza que se aplica sobre un objeto o estructura. En el contexto del video, se refiere a la fuerza que provoca el esfuerzo cortante en las placas unidas. Por ejemplo, se menciona una carga de 12.000 libras que se aplica a dos placas de acero unidas por pernos.

💡Perno

Un perno es un pequeño dispositivo de fijación, a menudo cilíndrico, que se utiliza para unir dos piezas de material. En el video, los pernos son usados para unir placas y son sujetos a esfuerzos cortantes cuando se aplica una carga.

💡Área de acción

La área de acción es el espacio a través del cual se aplica una fuerza. En el cálculo del esfuerzo cortante, la fuerza se divide por el área de acción para determinar el esfuerzo por unidad de área. En el guion, se menciona que el esfuerzo cortante se mide en 'libras por pulgada cuadrada' o 'newtons por metro cuadrado'.

💡División de carga

La división de carga es el proceso de distribuir una carga total entre varios puntos o elementos. En el video, se explica que si hay tres pernos sujetos a una carga, cada uno asume un tercio de la carga total, lo que se ilustra con el ejemplo de la carga de 12.000 libras dividida entre tres pernos.

💡Esfuerzo por unidad de área

El esfuerzo por unidad de área, también conocido como presión, es la fuerza aplicada por unidad de área. Se calcula dividiendo la carga total entre el área de acción. En el video, se usa la fórmula del esfuerzo cortante para calcular el esfuerzo por unidad de área en los pernos, como se ve en el ejemplo de 4.000 libras sobre el área del perno.

💡Diámetro

El diámetro es la distancia entre dos puntos más alejados de un círculo o esfera, o la medida de ancho de un cilindro, como un perno. En el video, el diámetro del perno es crucial para calcular el área a través de la cual se aplica la fuerza y, por tanto, el esfuerzo cortante.

💡Configuración mecánica

La configuración mecánica hace referencia a la disposición y la interacción de las partes de un sistema mecánico. En el video, diferentes configuraciones de placas y pernos afectan cómo se distribuye la carga y se calcula el esfuerzo cortante, como se muestra en los ejemplos con una, dos y tres placas.

💡Fuerza máxima

La fuerza máxima es el nivel máximo de carga que un elemento puede soportar antes de romperse o fallar. En el video, se trata de calcular la fuerza máxima que se puede aplicar a una unión de pernos sin exceder un esfuerzo cortante específico, lo cual es un cálculo inverso al usual y requiere conocimiento del esfuerzo cortante y del diámetro del perno.

Highlights

El esfuerzo cortante es una aplicación común en la materia de resistencia de materiales.

El esfuerzo cortante se produce cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortar o deslizar una parte del cuerpo con respecto a la otra.

Se ilustra el concepto de esfuerzo cortante con una carga que se aplica a dos placas unidas.

El material tiende a cortarse cuando se aplica una fuerza que empuja en la dirección contraria a la unión de las placas.

La teoría del esfuerzo cortante se cumple con la fórmula de fuerza dividida por el área.

El esfuerzo cortante se mide en unidades de fuerza divididas por el área, como pulgadas cuadradas o metros cuadrados.

Se presenta un ejemplo práctico con pernos de tres cuartos de pulgada para unir placas de acero.

Se calcula el esfuerzo cortante en los pernos al dividir la carga total entre el número de pernos.

Se explica que el esfuerzo cortante varía dependiendo de la distribución de la carga entre los pernos.

Se hace un cálculo de ejemplo donde el esfuerzo cortante es de 50 libras por pulgada cuadrada.

Se menciona que el esfuerzo cortante se calcula dividiendo la carga entre el área y el número de pernos.

Se presenta otro ejemplo donde se usa un perno de tres cuartos de pulgada para unir tres placas.

Se explica que en la configuración de placas arriba y abajo, la carga se divide entre dos.

Se calcula el esfuerzo cortante en un perno con una carga dividida, resultando en 6,790 libras por pulgada cuadrada.

Se presentan ejercicios prácticos para calcular el esfuerzo cortante en diferentes configuraciones de placas y pernos.

Se calcula la máxima fuerza que puede aplicarse a unión de pernos sin exceder el esfuerzo cortante máximo permitido.

Se presenta un ejercicio donde se calcula la fuerza que se aplica basándose en el esfuerzo cortante y el diámetro de los pernos.