Concepto de esfuerzo mecanico

PROFE JN El canal del ingeniero

4 Feb 201507:57

Summary

TLDREl script trata sobre la aplicación de fuerzas en una barra rectangular, específicamente sobre las cargas longitudinales que actúan a lo largo del elemento. Se describe cómo estas cargas generan esfuerzos normales, los cuales son perpendiculares a la sección transversal del material. El cálculo del esfuerzo normal se realiza dividiendo la carga axial por el área transversal del elemento, lo que permite determinar la presión que soporta el material. Se mencionan las diferentes unidades de medida para el esfuerzo, incluyendo pascals, kilopascales, megapascales y gigapascales en el sistema internacional, y psi y ksi en el sistema inglés. Además, se destaca la importancia de conocer los límites de esfuerzo que un material puede soportar, como el acero o el aluminio, para evitar su rotura y asegurar la seguridad en la ingeniería.

Takeaways

📐 Se discute sobre la aplicación de fuerzas en una barra rectangular, específicamente cargas longitudinales que actúan a lo largo del elemento.
🔍 Cuando las cargas se aplican en el centro del elemento, se busca el centro de equilibrio para asegurar que el elemento no se mueva.
⚖️ Se define el esfuerzo normal (Sigma) como los esfuerzos perpendiculares a la sección transversal del elemento debido a las cargas axiales.
📊 Para calcular el esfuerzo normal, se considera la carga equivalente resultante (p) que actúa en el centroide de la sección transversal del elemento.
⚙️ El equilibrio del elemento requiere que las cargas aplicadas sean de igual magnitud y dirección, pero con sentido contrario para evitar el movimiento.
🟢 Se utiliza el área transversal del elemento, que se representa con un sombreado en verde, para calcular el esfuerzo normal.
➗ El cálculo del esfuerzo normal se realiza dividiendo la carga longitudinal entre el área transversal que soporta la carga.
🔢 En el sistema internacional de unidades, la carga se mide en Newtons y el área en metros cuadrados, lo que se conoce como pascales (N/m²).
🔠 Se menciona el uso de kilopascales y megapascales para mediciones de esfuerzo más grandes, y gigapascales para los valores extremadamente altos.
🇺🇸 En el sistema inglés de unidades, las fuerzas se miden en libras y el área en pulgadas cuadradas, con la unidad de esfuerzo conocida como psi (pound-force per square inch).
🚫 Cada material tiene un límite de esfuerzo que puede soportar, lo que es fundamental para los ingenieros al calcular la carga admisible y máxima para un elemento estructural.

Q & A

¿Qué se entiende por cargas longitudinales en el contexto del script?
-Las cargas longitudinales son aquellas que actúan a lo largo del elemento, es decir, en la misma dirección de la barra o estructura a la que se aplican.
¿Cómo se determina el centro de una sección transversal para aplicar las cargas?
-Se realiza una diagonal en el centro del elemento para buscar el centroide, y es en ese punto exactamente donde se aplican las cargas.
¿Qué es el esfuerzo normal y cómo se relaciona con las cargas axiales?
-El esfuerzo normal es el esfuerzo perpendicular a la sección transversal del elemento. Se genera debido a las cargas axiales que actúan sobre el elemento.
¿Cómo se calcula el esfuerzo normal resultante en un elemento?
-Para calcular el esfuerzo normal, se toma la carga resultante (equivalente a todas las cargas pequeñas que actúan en la sección transversal) y se divide entre el área transversal del elemento.
¿Cuál es la unidad de medida del esfuerzo en el sistema internacional?
-En el sistema internacional, el esfuerzo se mide en Newton por metro cuadrado (N/m²), y se conoce como pascales (Pa). Para magnitudes más grandes, se usan kilopascales (kPa) y megapascales (MPa).
¿Cómo se expresa el esfuerzo en el sistema de medición inglés?
-En el sistema inglés, el esfuerzo se calcula como la carga sobre el área y se expresa en libras por pulgada cuadrada (psi) o kilolibras por pulgada cuadrada (ksi).
¿Qué es un kips y cuántas libras equivalen a un kips?
-Un kips (kilolibra-forzada) es una unidad de fuerza equivalente a 1000 libras. Es una medida comúnmente utilizada en el sistema inglés para expresar grandes magnitudes de fuerza.
¿Por qué se usan diferentes escalas de medición para el esfuerzo en diferentes sistemas?
-Las diferentes escalas de medición se utilizan para adaptarse a las magnitudes de fuerza que se manejan en diferentes contextos, facilitando la comprensión y el cálculo en cada sistema.
¿Qué es la sección transversal y cómo se relaciona con el cálculo del esfuerzo normal?
-La sección transversal es la superficie a través de la cual actúan las cargas sobre un elemento. El cálculo del esfuerzo normal depende de esta sección, ya que es el área sobre la cual se distribuye la carga resultante.
¿Cómo se define el límite de esfuerzo que un material puede soportar?
-El límite de esfuerzo de un material es el valor máximo de esfuerzo que dicho material puede soportar sin sufrir daño o falla. Este límite varía según el tipo de material, como el acero o el aluminio.
¿Por qué es importante calcular la carga admisible de un material?
-Es importante calcular la carga admisible para asegurar la integridad y la seguridad estructural del elemento. Permite determinar cuánto peso puede soportar el material sin riesgos y evita posibles fallos o accidentes.

Outlines

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🔍 Cálculo de esfuerzos normales en una barra rectangular

Este párrafo aborda el tema de los esfuerzos normales en una barra rectangular sometida a cargas axiales. Se describe cómo las cargas p y p', que actúan a lo largo del elemento, generan esfuerzos normales perpendiculares a la sección transversal. Se explica que la carga p es el resultado de un conjunto de cargas pequeñas distribuidas en la sección transversal del elemento. Para calcular el esfuerzo normal, se sugiere tomar la carga equivalente y dividirla por el área transversal, obteniendo así el valor del esfuerzo al que está sometida la barra. Se mencionan las unidades de medida en el sistema internacional (Newton, metro cuadrado, pascales, kilopascales y megapascales) y se hace una breve mención a los sistemas de medida en el sistema inglés (libras y pulgadas cuadradas).

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🏗️ Limites de esfuerzo y admisión de cargas en materiales

El segundo párrafo se enfoca en los límites de esfuerzo que pueden soportar los materiales y cómo los ingenieros calculan la carga máxima admisible para un elemento. Se destaca que cada material tiene un límite de esfuerzo específico, como el acero o el aluminio, y que es fundamental determinar cuánto peso puede soportar por unidad de área. Además, se menciona la importancia de establecer la carga máxima que se puede aplicar a un material sin causar daños estructurales, lo que es crucial para garantizar la seguridad y la integridad del elemento en cuestión.

Mindmap

Keywords

💡Cargas longitudinales

Las cargas longitudinales son aquellas que actúan a lo largo del eje de un elemento estructural, como una barra rectangular. En el video, se menciona que estas cargas generan esfuerzos normales en el elemento, los cuales son perpendiculares a la sección transversal del mismo. Se relacionan con el tema central del video, que es la generación y cálculo de esfuerzos en una barra debido a cargas axiales.

💡Esfuerzos normales

Los esfuerzos normales son aquellos que actúan perpendicularmente a una superficie. En el contexto del video, se refiere a los esfuerzos generados en la barra cuando se somete a cargas longitudinales. Son fundamentales para entender la resistencia y el comportamiento estructural del elemento bajo análisis.

💡Área transversal

La área transversal es la sección a través de la cual actúan las cargas en un elemento estructural. En el video, se destaca que la carga equivalente resultante (p) se distribuye sobre esta área, la cual es crucial para calcular el esfuerzo normal que soporta el elemento.

💡Esfuerzo normal

El esfuerzo normal es la fuerza distributiva que actúa sobre una unidad de área en una sección transversal. Se calcula dividiendo la carga longitudinal (p) entre la área transversal (A), y es clave para determinar la capacidad de soporte del material, como se discute en el video.

💡Pascales

Pascales es la unidad de medida del esfuerzo en el sistema internacional de unidades (SI), que se define como una fuerza de un newton por un metro cuadrado. En el video, se menciona que para magnitudes más grandes de esfuerzo, se utilizan kilopascales y megapascales, que son múltiplos del pascal.

💡Kilopascales y megapascales

Kilopascales y megapascales son escalas de medida del esfuerzo que representan múltiplos del pascal. Un kilopascal es igual a 1000 pascales, mientras que un megapascal es igual a 1 millón de pascales. Estas unidades son útiles para expresar magnitudes de esfuerzo más grandes, como los encontrados en estructuras o materiales sojectos a altas presiones.

💡Sistema inglés de unidades

El sistema inglés de unidades es un sistema de medida distinto al sistema internacional (SI), que utiliza libras y pulgadas cuadradas como unidades de fuerza y área respectivamente. En el video, se menciona que en lugar de pascales, se usan libras por pulgada cuadrada (psi) o kilolibras (kips) para medir el esfuerzo en el sistema inglés.

💡Kilogramo-fuerza

Un kilogramo-fuerza (kips) o kilolibra es una unidad de fuerza en el sistema inglés de unidades, equivalente a 1000 libras. Se utiliza para expresar magnitudes más grandes de fuerza, como se hace en el video al referirse a las cargas que actúan sobre una estructura.

💡Límite de esfuerzo

El límite de esfuerzo es el valor máximo de esfuerzo que un material puede soportar antes de fallar o romperse. En el video, se destaca la importancia de entender estos límites para asegurar la integridad y seguridad de una estructura, ya que varía según el tipo de material, como el acero o el aluminio.

💡Carga admisible

La carga admisible es la cantidad máxima de carga que puede ser aplicada a un elemento sin causar daño o fallo. En el video, se aborda la importancia de los ingenieros para calcular esta carga, ya que es fundamental para el diseño y la evaluación de la viabilidad de una estructura.

💡Centroide de la sección transversal

El centroide de la sección transversal es el punto geométrico medio de la sección de un elemento estructural. En el video, se indica que la carga equivalente resultante (p) actúa en el centroide para mantener el equilibrio del elemento, lo cual es crucial para el cálculo del esfuerzo normal.

Highlights

Se discute sobre fuerzas, específicamente fuerzas normales en una barra rectangular.

Las cargas aplicadas a lo largo del elemento son llamadas cargas axiales o longitudinales.

Se describe cómo las cargas axiales generan esfuerzos normales en el elemento.

El cálculo del esfuerzo normal se basa en la carga equivalente que actúa sobre la sección transversal del elemento.

El centroide de la sección transversal es el punto donde se aplica la carga equivalente.

El equilibrio del elemento requiere que las cargas sean iguales en magnitud y dirección, pero con sentido contrario.

El esfuerzo normal se calcula dividiendo la carga longitudinal por el área transversal del elemento.

Las unidades de carga en el sistema internacional son Newton y para el área en metro cuadrado.

Se utiliza Pascal como unidad de esfuerzo, pero para esfuerzos grandes se usan kilopascales o megapascales.

En el sistema inglés, las unidades de fuerza son libras y el área se mide en pulgadas cuadradas.

Las fuerzas en el sistema inglés se expresan en psi (pound per square inch) o ksi (kilo pound per square inch).

Cada material tiene un límite de esfuerzo que puede soportar, que es fundamental para la ingeniería.

Los ingenieros calculan la carga máxima admisible para asegurar la integridad del material.

Se destaca la importancia de la distribución de cargas en la sección transversal para el análisis de esfuerzos.

La aplicación de cargas en el centro del elemento afecta el estado de esfuerzos y la respuesta estructural.

Se menciona la conversión entre diferentes unidades de esfuerzo según el sistema de medición utilizado.

El análisis estructural incluye el cálculo del esfuerzo normal y su relación con el área transversal.

La comprensión de los límites de esfuerzo es crucial para el diseño y la seguridad de estructuras.