Torsión y esfuerzos cortantes CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Summary

En este video se explica el concepto de torsión pura en la ingeniería, donde el único esfuerzo aplicado a un eje es el torque, sin cargas adicionales. Se describe cómo el torque genera esfuerzos cortantes, tanto perpendiculares como paralelos al eje. A través de un experimento con un cilindro de madera, se ilustra cómo las placas se desplazan debido a la torsión. Además, se explica cómo calcular los esfuerzos internos generados por el torque mediante una integral, considerando las fuerzas diferenciales en las moléculas del material del eje.

Takeaways

• 😀 La torsión pura es la transmisión de torque sin otros esfuerzos aplicados a lo largo del eje.
• 😀 Un ejemplo común de torsión pura es el sistema de una turbina que transmite torque a un generador a través de un eje.
• 😀 El torque solo genera esfuerzos cortantes, que actúan tanto en dirección perpendicular al eje como a lo largo del eje.
• 😀 Los esfuerzos cortantes se simbolizan con la letra τ (tau) y se acompañan de subíndices que indican las direcciones de las fuerzas.
• 😀 El primer subíndice del esfuerzo cortante representa el eje perpendicular a la cara transversal del eje, mientras que el segundo subíndice indica el eje paralelo a la fuerza.
• 😀 Al aplicar torque, se generan reacciones internas en el material, las cuales son equilibradas por las reacciones de acción y reacción.
• 😀 El cálculo de los esfuerzos internos se realiza sumando los torques de todas las moléculas a lo largo del eje usando la integral de la fuerza por el radio (r).
• 😀 El torque es una magnitud que depende de la distancia radial desde el centro del eje y del diferencial de fuerza aplicado en cada punto.
• 😀 A medida que el radio aumenta, la fuerza aplicada sobre la molécula también aumenta, mientras que en el centro del eje la fuerza disminuye.
• 😀 El objetivo de calcular el torque interno y los esfuerzos cortantes es evitar que el eje se deforme, garantizando la integridad del sistema.
• 😀 La fórmula para calcular el torque interno incluye la integral de la fuerza diferencial (df) multiplicada por el radio (r), para todas las moléculas que conforman el eje.

Q & A

¿Qué es la torsión pura y en qué situaciones se presenta?

La torsión pura es una situación donde solo se transmite torque a través de un eje sin cargas adicionales. Se presenta en situaciones como la transmisión de torque en turbinas que mueven generadores o en sistemas mecánicos que transmiten energía entre un motor y una caja de cambios a través de un eje.

¿Qué tipo de esfuerzos se generan al transmitir torque en un eje?

Al transmitir torque, se generan esfuerzos cortantes. Estos esfuerzos ocurren tanto en la dirección perpendicular al eje como a lo largo del eje mismo.

¿Cómo se visualiza el flujo de esfuerzos cortantes en un eje bajo torsión?

El flujo de esfuerzos cortantes se visualiza como el desplazamiento de marcas alineadas en un cilindro, donde las marcas se desplazan una respecto a la otra, indicando que hay un flujo de cortante entre las moléculas del material.

¿Qué son los esfuerzos cortantes a lo largo del eje?

Los esfuerzos cortantes a lo largo del eje son aquellos que ocurren paralelos al eje longitudinal, generados por la distribución del torque a lo largo del eje.

¿Cómo se simbolizan los esfuerzos cortantes en la transmisión de torque?

Los esfuerzos cortantes se simbolizan con la letra 'τ' seguida de dos subíndices. El primer subíndice indica el eje perpendicular a la cara transversal del eje, y el segundo subíndice indica el eje paralelo a la fuerza.

¿Qué significa la notación τxz en el contexto de esfuerzos cortantes?

La notación τxz se refiere a un esfuerzo cortante en la dirección XZ, donde el primer subíndice (X) representa el eje perpendicular a la cara transversal, y el segundo subíndice (Z) representa el eje paralelo a la fuerza.

¿Qué ocurre cuando se aplica torque a un eje desde ambos extremos?

Cuando se aplica torque a un eje desde ambos extremos, se generan reacciones internas en el material. Estas reacciones deben ser equilibradas, ya que la suma de las fuerzas internas debe ser igual a cero para evitar deformaciones excesivas del eje.

¿Cómo se calculan los esfuerzos internos en un eje sometido a torsión?

Los esfuerzos internos se calculan mediante la integral de la fuerza diferencial (df) multiplicada por el radio (r), sumando todas las fuerzas en las diferentes moléculas del eje para obtener el torque resultante.

¿Qué significa el término 'torque interno' en el contexto de torsión?

El 'torque interno' se refiere al torque calculado dentro del material del eje, basado en la distribución de la fuerza a lo largo de su radio. Este valor es importante para determinar la capacidad del eje para resistir esfuerzos cortantes sin deformarse.

¿Por qué es importante no exceder los esfuerzos internos en un eje?

Es importante no exceder los esfuerzos internos en un eje porque si se superan los límites, el eje podría deformarse permanentemente o incluso romperse, lo que comprometería su funcionalidad y seguridad en el sistema de transmisión de torque.