02 Fuerzas Internas

FIME El Doc Cavazos

19 Jan 201813:56

Summary

TLDREste guion de video ofrece una explicación detallada de las fuerzas internas en un material y cómo mantienen el equilibrio en la estática. Se discute cómo las fuerzas de atracción entre átomos, como enlaces iónicos, covalentes o metálicos, contribuyen a la cohesión del material. Se exploran conceptos como la tensión, compresión, corte, torsión e inflexión, y cómo estas fuerzas pueden causar fracturas si sobrepasan la capacidad de cohesión del material. Además, se presentan ejemplos de cómo se pueden calcular las fuerzas internas en un plano para comprender mejor la resistencia de un material a diferentes tipos de cargas.

Takeaways

🔬 Las fuerzas internas de un material son aquellas que mantienen el equilibrio interno y evitan que el cuerpo se separe.
🧲 Estas fuerzas son resultado de la atracción entre átomos, que pueden unirse por enlaces iónicos, covalentes, metálicos o de bandas de Walsh.
🚫 En estática, se estudian las fuerzas externas, pero en mecánica de materiales, es crucial entender las fuerzas internas para prevenir la fractura del material.
🔗 La resistencia de un material a diferentes tipos de cargas (tracción, compresión, corte, torsión, inflexión) depende de las fuerzas internas de atracción entre átomos.
✂️ Al cortar un elemento en un plano, se pueden identificar fuerzas internas que actúan paralelas y perpendiculares al plano de corte.
📏 Se requieren tres ecuaciones de fuerzas lineales y tres de esfuerzo de giro para mantener el equilibrio en un elemento.
🔄 Las fuerzas internas pueden ser de tensión, compresión, corte, torsión o flexión, y son esenciales para el soporte estructural.
🌐 Los materiales compuestos por diferentes átomos (como aluminio, cobre, hierro) tienen propiedades mecánicas variadas debido a las diferencias en las fuerzas de atracción entre sus átomos.
📉 Los materiales pueden tener propiedades mecánicas distintas según la carga aplicada; por ejemplo, el concreto resiste mejor la compresión que la tracción.
📚 Para analizar un cuerpo y determinar las fuerzas internas, es necesario cortar el elemento en un plano crítico y aplicar las ecuaciones de equilibrio correspondientes.

Q & A

¿Qué son las fuerzas internas en un material?
-Las fuerzas internas son aquellas que actúan dentro de un material para mantener el equilibrio y evitar que el cuerpo se separe. Son las fuerzas de atracción entre los átomos que mantienen unidos entre sí.
¿Cuáles son los tipos de enlaces químicos que pueden existir entre los átomos en un material?
-Los enlaces químicos que pueden existir entre los átomos incluyen enlaces iónicos, covalentes, metálicos y de bandas de Walsh.
¿Cómo se relacionan las fuerzas internas con la resistencia de un material a fracturarse?
-Cuando las fuerzas externas sobrepasan la fuerza de atracción entre los átomos, el material puede fracturarse. La resistencia a la fractura depende de la fuerza de cohesión entre los átomos.
¿Qué es la estática y cómo se relaciona con las fuerzas internas?
-La estática es la rama de la mecánica que estudia el equilibrio de cuerpos en reposo. Se relaciona con las fuerzas internas porque estas últimas son necesarias para que un cuerpo permanezca en equilibrio bajo las fuerzas externas.
¿Cuáles son los ejes de fuerzas internas comunes en un cuerpo?
-Los ejes de fuerzas internas comunes son los ejes X, Y y Z, donde se pueden tener fuerzas paralelas o perpendiculares al área de corte del cuerpo.
¿Qué es la tensión y cómo se relaciona con las fuerzas internas?
-La tensión es una fuerza que tiende a estirar o estirar un material. Se relaciona con las fuerzas internas porque es una de las fuerzas que actúan dentro del material para resistir la separación de los átomos.
¿Cómo se determinan las fuerzas internas en un elemento cortado de un material?
-Para determinar las fuerzas internas en un elemento cortado, se analizan las fuerzas externas y se aplican las leyes del equilibrio para encontrar la distribución de fuerzas dentro del material.
¿Qué son los momentos en el contexto de las fuerzas internas?
-Los momentos son las tendencias de las fuerzas para girar o torcer un elemento. En el contexto de las fuerzas internas, representan la capacidad de las fuerzas para provocar torsión o flexión en el material.
¿Qué es la cohesión y por qué es importante en el estudio de las fuerzas internas?
-La cohesión es la fuerza de atracción que mantiene unidos los átomos dentro de un material. Es importante en el estudio de las fuerzas internas porque determina la resistencia del material a la fractura o deformación.
¿Cómo se relacionan las propiedades mecánicas de un material con las fuerzas internas?
-Las propiedades mecánicas de un material, como la resistencia a la tensión, compresión o flexión, están directamente relacionadas con la fuerza de cohesión entre los átomos y cómo estas fuerzas internas responden a diferentes tipos de cargas.

Outlines

00:00

🔬 Fuerzas Internas y Estática

Este párrafo introduce el concepto de fuerzas internas en materiales y cómo estas fuerzas son fundamentales para mantener la integridad del material. Se explica que, en estática, se estudian las fuerzas externas y cómo estas pueden afectar la estabilidad de un cuerpo. Sin embargo, el enfoque aquí es en cómo las fuerzas internas, como la atracción entre átomos, mantienen el equilibrio y evitan la fractura del material. Se menciona que estos enlaces pueden ser iónicos, covalentes, metálicos o de bandas de Walsh. Además, se discute cómo la aplicación de una carga excesiva puede sobrepasar la capacidad de cohesión del material y resultar en su fractura.

05:01

📐 Análisis de Equilibrio y Momentos

En este párrafo se profundiza en el análisis de equilibrio de cuerpos sometidos a diferentes fuerzas y momentos. Se describen los requisitos para que un cuerpo esté en equilibrio, que implican la suma de fuerzas y momentos en cada eje nula. Se introducen conceptos como fuerzas de tracción, compresión, corte, torsión e inflexión, y cómo estas fuerzas pueden ser representadas en un plano. Se enfatiza la importancia de conocer la distribución de estas fuerzas para entender el comportamiento mecánico de un material bajo diferentes cargas. También se menciona la variabilidad en las propiedades mecánicas de materiales, dependiendo de las cargas a las que están sometidos.

10:02

🛠️ Determinación de Fuerzas Internas y Ejemplos

Este párrafo se centra en el proceso de determinar las fuerzas internas en un material, utilizando el método de secciones. Se explica cómo, al cortar un elemento en un plano específico, se pueden identificar las fuerzas internas que actúan en ese punto, como tensiones, compresiones y momentos. Se abordan ejemplos prácticos para ilustrar cómo se calculan estas fuerzas internas, teniendo en cuenta las fuerzas externas y los momentos aplicados. Además, se discute la importancia de comprender estas fuerzas para prevenir la falla de materiales, ya que estas deben ser mayores que la fuerza de cohesión entre los átomos para evitar la fractura o el deslizamiento de los mismos.

Mindmap

Keywords

💡Fuerzas internas

Las fuerzas internas son aquellas que existen dentro de un material o estructura y se encargan de mantener el equilibrio del cuerpo para que no se separe o deforme. En el contexto del video, estas fuerzas son cruciales para entender cómo un material puede resistir o ceder ante la aplicación de cargas externas. Ejemplos incluyen las fuerzas de atracción entre átomos en un material sólido, que mantienen la cohesión del mismo.

💡Equilibrio

El equilibrio se refiere al estado en el cual todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo están balanceadas, resultando en un cuerpo que no se mueve ni se deforma. En el video, el equilibrio es fundamental tanto para las fuerzas externas como internas que actúan en un material, asegurando que el cuerpo se mantenga estable sin fracturarse o deformarse.

💡Fuerzas de atracción entre átomos

Estas fuerzas son las que mantienen unidos los átomos en un material, ya sea mediante enlaces iónicos, covalentes, metálicos o de Van der Waals. Estas fuerzas determinan la resistencia de un material a las tensiones y compresiones aplicadas. En el video, se menciona que cuando la fuerza aplicada supera la fuerza de atracción entre átomos, el material puede fracturarse.

💡Tracción

La tracción es una fuerza que actúa para estirar un material, alargando su forma. Este tipo de fuerza se discute en el video en relación con las fuerzas internas que resisten cambios de forma en un cuerpo bajo la aplicación de fuerzas externas. Un ejemplo en el video es cuando un material es sometido a una fuerza de tracción y se analiza si los átomos dentro del material pueden soportar la carga sin romperse.

💡Compresión

La compresión es una fuerza que actúa para comprimir o acortar un material, reduciendo su tamaño. En el video, se describe cómo las fuerzas de compresión pueden afectar a un material de manera diferente dependiendo de su composición atómica y cómo esas fuerzas deben ser equilibradas por las fuerzas internas para evitar la fractura del material.

💡Momento

El momento es una medida de la tendencia de una fuerza a provocar o cambiar la rotación de un cuerpo alrededor de un punto o eje. En el video, se explican diferentes momentos (momento xx, momento xy) y cómo estos afectan el equilibrio y la resistencia de un material. Los momentos se consideran para entender cómo las fuerzas aplicadas pueden torcer o flexionar un material.

💡Torsión

La torsión es un tipo de esfuerzo que ocurre cuando un material es sometido a una fuerza que intenta girarlo alrededor de su eje longitudinal. En el video, la torsión se menciona como una de las fuerzas internas que pueden actuar dentro de un material y afectar su integridad estructural, dependiendo de la capacidad del material para resistir tales fuerzas sin deformarse.

💡Flexión

La flexión es el comportamiento de un material cuando se dobla bajo la acción de una carga. En el video, se discuten las fuerzas internas responsables de resistir la flexión y cómo estas pueden influir en la capacidad del material para soportar diferentes tipos de cargas sin sufrir deformaciones permanentes.

💡Corte

El corte es un tipo de esfuerzo que ocurre cuando fuerzas paralelas actúan en direcciones opuestas, causando una deformación en el material. En el video, se menciona que las fuerzas de corte son importantes para entender cómo las fuerzas internas pueden resistir o ceder ante cargas aplicadas en un plano, evitando que el material se rompa o deforme.

💡Materiales

Los materiales se refieren a las sustancias o componentes que forman un cuerpo o estructura, y cada uno tiene propiedades específicas que determinan su comportamiento bajo diferentes fuerzas. En el video, se mencionan diversos materiales como aluminio, cobre, hierro, y cómo sus propiedades individuales afectan su capacidad de soportar fuerzas internas y externas sin fracturarse o deformarse.

Highlights

Las fuerzas internas son aquellas que mantienen el equilibrio interno de un material para evitar su separación.

En estática, las fuerzas internas son importantes para entender la resistencia de un cuerpo a la fractura.

Las fuerzas de atracción entre átomos son fundamentales para mantener la integridad de un material.

La aplicación de una carga sobrepasando la fuerza de atracción entre átomos puede resultar en la fractura del material.

Los enlaces químicos como iónicos, covalentes y metálicos son ejemplos de fuerzas que unen a los átomos.

La resistencia de un material a diferentes tipos de cargas depende de las fuerzas internas presentes.

La combinación de diferentes átomos en un material puede resultar en propiedades mecánicas variadas.

Los materiales como el aluminio, cobre, hierro, carbón y polímeros tienen fuerzas internas distintas.

Las fuerzas internas pueden ser estiramiento, compresión, corte, torsión o flexión.

Para mantener el equilibrio, se requieren tres ecuaciones de fuerzas lineales y tres de esfuerzo de giro.

Las fuerzas internas se calculan cortando el elemento en un plano y analizando las fuerzas que actúan en ese plano.

Los momentos de fuerza, como el momento de torsión, son importantes para entender la resistencia a la deformación.

La suma de las fuerzas en cada eje y los momentos alrededor de cada eje deben ser cero para el equilibrio.

Los materiales como el concreto y el acero tienen propiedades mecánicas distintas según la carga aplicada.

Los problemas en un plano son comunes en la ingeniería y requieren el análisis de fuerzas internas en un plano específico.

El análisis de fuerzas internas es esencial para determinar la resistencia y el comportamiento de un material bajo cargas.

Los materiales pueden fallar no solo por fractura sino también por deformación excesiva cuando las fuerzas externas sobrepasan las internas.