¿Que es el ESFUERZO de TORSION? 😎✔

Ingeniosos

13 Nov 202205:26

Summary

TLDREl esfuerzo de torsión es un fenómeno común en la vida real, presente en mecanismos de transmisión de vehículos, sistemas de generación eléctrica y otras construcciones. Este video ofrece una visión detallada de cómo se produce el esfuerzo de torsión, su significado y cómo se calcula. Se utiliza como ejemplo una barra de sección circular sujeta a dos momentos de giro opuestos en sus extremos, lo que provoca una deformación de torsión. La deformación es máxima en la superficie externa y cero en el eje central, debido a la simetría circular de la barra. La tensión tangencial, que es contraria al momento de torsión, varía linealmente a lo largo de la sección. La ley de Hooke se aplica para relacionar la tensión tangencial con el módulo de elasticidad transversal y la deformación tangencial. El cálculo del ángulo de torsión involucra el uso del momento polar de inercia, una propiedad que describe la resistencia de una sección a la deformación de torsión. Finalmente, se proporcionan ecuaciones simples para analizar las deformaciones y tensiones generadas por el esfuerzo de torsión. Sin embargo, se destaca que estos cálculos son aplicables solo a barras con geometría circular y que en otros casos la torsión puede complicar considerablemente los cálculos debido a la deformación de las secciones de la barra.

Takeaways

🔩 El esfuerzo de torsión es una fuerza que causa la rotación o deformación en torsión de un objeto, como una barra de sección circular.
🌀 Se produce un momento de torsión, también conocido como torque, cuando se aplican dos momentos de giro en sentidos contrarios a los extremos de una barra.
📐 La deformación por torsión se mide por el ángulo de torsión, que indica la cantidad de giro que ha sufrido una sección con respecto a su estado inicial.
⭕ La simetría circular de la barra permite que las secciones roten sin cambiar su geometría, lo que se debe a la distribución uniforme del esfuerzo.
📏 La deformación cortante, causada por el esfuerzo de torsión, varía linealmente desde el eje de la barra hasta su superficie externa, siendo máxima en la superficie.
📐 La tensión tangencial, que es la tensión causada por el esfuerzo de torsión, también varía linealmente a través de la sección de la barra, y se calcula usando la ley de Hooke.
⚖️ El equilibrio estático se logra cuando la suma de todas las tensiones tangenciales en cada elemento diferencial equilibra el momento de torsión aplicado.
📉 La tensión tangencial es cero en el centro de la sección y aumenta hasta alcanzar su valor máximo en la superficie externa de la barra.
⭕ El momento polar de inercia es un concepto clave en el cálculo de la resistencia de una sección a la torsión y se define como la capacidad de resistencia de una sección a girar.
🔢 A través del análisis, se deduce la relación entre el ángulo de torsión, el torsor aplicado, la longitud de la barra, el módulo de elasticidad transversal y el momento polar de inercia.
📐 La tensión tangencial se puede calcular exactamente utilizando una integral que involucra el momento de torsión y el momento polar de inercia.
⚠️ Todas estas deducciones y cálculos son aplicables solo a barras con geometría circular; en otros casos, la torsión puede causar deformaciones más complejas en las secciones de la barra.

Q & A

¿Qué es el esfuerzo de torsión y cómo aparece en diferentes aplicaciones?
-El esfuerzo de torsión es una deformación que ocurre cuando un material es girado o torcido alrededor de su eje longitudinal. Aparece en mecanismos de transmisión de vehículos, sistemas de generación eléctrica y en muchas otras construcciones o aplicaciones de la vida real.
¿Cómo se produce el esfuerzo de torsión en una barra de sección circular?
-El esfuerzo de torsión en una barra de sección circular se produce cuando se aplican dos momentos de giro en sentidos contrarios en sus extremos. Esto provoca que la barra gire o se refuerce alrededor de su eje.
¿Qué es el momento torsor y cómo se relaciona con la torsión de una barra?
-El momento torsor, o torque, es la fuerza aplicada que causa la torsión. Se llama así al momento que produce la rotación de una sección en torno a su eje longitudinal, y su aplicación genera la torsión de la barra.
¿Cómo se define la deformación cortante en una barra sometida a esfuerzo de torsión?
-La deformación cortante se define por el ángulo Gamma, que es el ángulo formado entre dos líneas que antes estaban alineadas y, después de la torsión, se han desplazado relativamente. La deformación cortante varía linealmente desde el centro de la sección hasta la superficie exterior.
¿Cómo se relaciona el ángulo de torsión con la deformación de una sección en una barra sometida a esfuerzo de torsión?
-El ángulo de torsión representa la cantidad que ha girado una sección concreta con respecto al estado inicial, medido desde el centro de la sección. Es una medida de la deformación que ha sufrido la sección debido al esfuerzo de torsión.
¿Qué es el esfuerzo cortante y cómo se relaciona con el esfuerzo de torsión?
-El esfuerzo cortante es una tensión que actúa en un material en dirección perpendicular a la superficie sobre la cual actúa. Se relaciona con el esfuerzo de torsión porque este último genera una deformación cortante, lo que a su vez provoca tensiones tangenciales en la sección transversal de la barra.
¿Cómo se calcula la tensión tangencial en una barra sometida a esfuerzo de torsión?
-Para calcular la tensión tangencial, se analiza internamente la barra y se considera un elemento diferencial a una distancia 'ro' del centro. La tensión tangencial 'tau' actúa sobre este elemento y es contraria al momento torsor. Se utiliza la integral de todas las tensiones 'tau' sobre cada elemento diferencial para equilibrar el torsor aplicado.
¿Cómo se relaciona el ángulo de torsión con el momento polar de inercia?
-El ángulo de torsión se relaciona con el momento polar de inercia a través de la ecuación que involucra el torsor aplicado, la longitud de la barra, el módulo de elasticidad transversal y el momento polar de inercia. El momento polar de inercia describe la resistencia de una sección ante el fenómeno de torsión.
¿Por qué la deformación cortante es cero en el eje de la barra y aumenta hasta la superficie exterior?
-La deformación cortante es cero en el eje de la barra porque ese es el punto central de simetría y no hay desplazamiento relativo entre los lados. A medida que se aleja del eje hacia la superficie exterior, la deformación cortante aumenta debido a la aplicación del momento torsor, que causa un deslizamiento relativo entre los lados de la barra.
¿Qué sucede si la geometría de la barra no es circular y se somete a esfuerzo de torsión?
-Si la geometría de la barra no es circular, la torsión puede causar deformaciones en las secciones de la barra, lo que complica considerablemente los cálculos. Las ecuaciones y métodos de cálculo que se aplican a barras de sección circular no son directamente aplicables en estos casos.
¿Cómo se puede utilizar el conocimiento del esfuerzo de torsión en el diseño de estructuras y componentes mecánicos?
-El conocimiento del esfuerzo de torsión es crucial en el diseño de estructuras y componentes mecánicos para asegurar su integridad y funcionamiento adecuado. Se puede utilizar para analizar la resistencia de materiales a la deformación por torsión, para dimensionar adecuadamente las secciones de barras y para prever el comportamiento de las estructuras bajo cargas torque.
¿Cuál es la importancia de entender el esfuerzo de torsión en el ámbito de la ingeniería mecánica?
-La importancia de entender el esfuerzo de torsión en la ingeniería mecánica radica en su capacidad para influir en la integridad y la vida útil de las estructuras y componentes. Un diseño adecuado que tenga en cuenta el esfuerzo de torsión puede prevenir fallos y mejora la eficiencia y seguridad en una amplia gama de aplicaciones, desde vehículos hasta estructuras de edificios.

Outlines

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🔧 Introducción al Esfuerzo de Torsión

Este párrafo introduce el concepto de esfuerzo de torsión, que es la fuerza que causa torsión o deformación en una barra de sección circular. Se describe cómo se produce el esfuerzo de torsión mediante la aplicación de dos momentos de giro en sentidos contrarios en los extremos de la barra. Además, se explica que la aplicación de este momento genera una deformación de torsión, que se caracteriza por la rotación de las secciones de la barra sin cambio en su geometría. Se menciona que la deformación es máxima en la superficie externa y cero en el eje central. Finalmente, se señala que la deformación de torsión produce tensiones tangenciales en la sección transversal de la barra.

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📐 Cálculo del Esfuerzo de Torsión y Tensión Tangencial

Este párrafo se enfoca en el cálculo del esfuerzo de torsión y la tensión tangencial que se produce en una barra de sección circular. Se describe el proceso de equilibrio estático de la barra, que requiere la aparición de una tensión tangencial en el plano de la sección para contrarrestar el momento de torsión. Se utiliza la ley de Hooke para relacionar la tensión tangencial con el módulo de elasticidad transversal y la deformación tangencial. A través del análisis de un elemento diferencial, se deduce la expresión para la tensión tangencial en función de la deformación y se utiliza para calcular el momento polar de inercia. Finalmente, se obtiene una ecuación para la tensión tangencial máxima en la superficie de la barra. Se advierte que estos cálculos son específicos para barras con geometría circular y que en otros casos la torsión puede causar deformaciones más complejas en las secciones.

Mindmap

Keywords

💡Esfuerzo de torsión

El esfuerzo de torsión es una fuerza que causa la deformación de un material rotativo alrededor de su eje longitudinal. En el video, se describe cómo este esfuerzo se produce y cómo se calcula, utilizando como ejemplo una barra de sección circular a la que se le aplican momentos de giro en sus extremos.

💡Momento torsor

El momento torsor, también conocido como torque, es la cantidad de fuerza que causa la rotación de un objeto en torno a un eje. En el contexto del video, el momento torsor es la fuerza aplicada a las extremos de la barra circular, lo que provoca su torsión.

💡Barra de sección circular

Una barra de sección circular es un tipo de barra de metal que tiene una forma circular en su corte transversal. En el video, se utiliza como ejemplo para ilustrar cómo se produce la torsión y cómo se calcula el esfuerzo de torsión.

💡Ángulo de torsión

El ángulo de torsión representa la cantidad de giro que ha sufrido una sección de la barra con respecto a su estado inicial. Se mide desde el centro de la sección y se relaciona con el esfuerzo de torsión que se aplica a la barra.

💡Deformación cortante

La deformación cortante es el cambio de forma que experimenta un material debido a una tensión tangencial. En el video, se explica que el esfuerzo de torsión genera una deformación cortante que varía linealmente desde el centro de la barra hasta su superficie exterior.

💡Tensión tangencial

La tensión tangencial es la tensión que actúa en una sección transversal de un material en dirección tangencial a la sección. En el video, se deduce que la tensión tangencial es cero en el centro de la sección y aumenta linealmente hasta alcanzar su valor máximo en la superficie exterior de la barra.

💡Momento polar de inercia

El momento polar de inercia es una propiedad de una sección que describe su capacidad para resistir el esfuerzo de torsión. Se utiliza en las ecuaciones para calcular la tensión tangencial y el ángulo de torsión en una barra de sección circular.

💡Modulo de elasticidad transversal

El módulo de elasticidad transversal es una propiedad del material que indica su capacidad para resistir la deformación bajo tensión tangencial. En el video, se menciona que la tensión tangencial está relacionada con el módulo de elasticidad transversal y la deformación tangencial.

💡Ecuilibrio estaático

El equilibrio estaático se refiere a la condición en la que las fuerzas y momentos actúan en un objeto de tal manera que no cambia su estado de reposo o de movimiento uniforme. En el video, se indica que para alcanzar el equilibrio en la barra con un torsor aplicado, se produce una tensión tangencial en el plano de la sección.

💡Deslizamiento relativo

El deslizamiento relativo es el movimiento de diferentes partes de un material en direcciones opuestas bajo el efecto de fuerzas. En el contexto del video, se menciona que debido a la torsión, hay un deslizamiento relativo de los lados izquierdo y derecho de la malla dibujada sobre la superficie de la barra.

💡Sección elástica

La sección elástica se refiere a la parte de un material que sigue la ley de Hooke, lo que significa que la deformación es proporcional a la carga hasta el punto de la elasticidad limitante. En el video, se menciona que en la zona elástica de un material, la tensión tangencial es igual al módulo de elasticidad transversal por la deformación tangencial.

Highlights

El esfuerzo de torsión es una fuerza que aparece en mecanismos de transmisión de vehículos y sistemas de generación eléctrica.

Se produce cuando se aplican dos momentos de giro alrededor del eje longitudinal de una barra de sección circular.

El momento de giro se llama momento torsor o torque y provoca que la barra gire o se refuerce.

La simetría circular de la barra permite que las secciones roten sin deformarse.

El ángulo de torsión indica la cantidad de giro de una sección con respecto al estado inicial.

La deformación cortante es el resultado de la torsión y se define por el ángulo Gamma.

La deformación cortante varía linealmente desde el centro de la sección hasta la superficie externa.

La tensión tangencial es contraria al momento torsor y varía linealmente desde el centro hasta la superficie.

La tensión tangencial en la zona elástica de un material sigue la ley de Hooke.

Para calcular la tensión tangencial, se utiliza el momento polar de inercia, que describe la resistencia de una sección a la torsión.

El ángulo de torsión se deduce como una función del torsor aplicado, la longitud de la barra, el módulo de elasticidad transversal y el momento polar de inercia.

La tensión tangencial alcanza su valor máximo en la superficie de la barra.

Las ecuaciones simples obtenidas permiten analizar las deformaciones y tensiones generadas por el esfuerzo de torsión.

Las deducciones se limitan a barras con geometría circular; en otros casos, la torsión puede complicar considerablemente los cálculos.

El vídeo proporciona una guía para entender el cálculo del esfuerzo de torsión en barras circulares.

Se sugiere repasar el vídeo sobre el esfuerzo cortante para aclarar algunas cosas sobre el tema.

El esfuerzo de torsión es un fenómeno importante en la ingeniería y la física de materiales.

El vídeo ofrece una explicación detallada del esfuerzo de torsión y su impacto en las estructuras mecánicas.

Se invita a los espectadores a suscribirse y dejar preguntas en los comentarios para continuar aprendiendo.