02 Fuerzas Internas
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
🔬 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.
📐 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.
🛠️ 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
💡Equilibrio
💡Fuerzas de atracción entre átomos
💡Tracción
💡Compresión
💡Momento
💡Torsión
💡Flexión
💡Corte
💡Materiales
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.
Transcripts
bien ahora ahora vamos a empezar a
empezar a ver lo que son las fuerzas
internas ya en estática habíamos hablado
algo de eso pero te lo vamos a
a reforzar un poquito ok pero las
fuerzas internas de un material son
aquellas fuerzas que tienen material
internamente
mantener el equilibrio
para que el cuerpo no se vaya a separar
en la estática no me importaba nada más
acabamos las fuerzas externas internas y
se acabó pero ahora la mejor el alimento
se puede fracturar porque ya no aguanta
tanta carga que le podamos o tantas
fuerzas que le podamos transmitir de tal
forma de que si por ejemplo yo tengo un
cuerpo así y le estoy explicando un
síntoma vamos a ir que está en el
espacio y le estoy aplicando un
sinnúmero de fuerzas y el cuerpo no se
mueve entonces decimos que ese cuerpo
está en equilibrio
pero está en equilibrio tanto con las
fuerzas externas como las fuerzas
internas para para que así todas las
fuerzas que están actuando internamente
estén en conjunto para que el cuerpo no
se me separe entonces me fracturé o no
se me dé forma a esas fuerzas que están
ahí actuando pero ya muy pequeñitas en
todo el interior del elemento se estamos
llamando fuerzas internas también y esas
fuerzas internas son las fuerzas de
atracción de los átomos para mantener
como está unido con otro átomo ya sea
por enlaces iónicos covalentes o enlaces
metálicos o de bander walsh los cuales
ahí están agarrados con una fuerza de
atracción entre ellos mismos que tiene
un cierto valor si yo le aplicó una
cantidad de 20 y ellos tienen una fuerza
de atracción de 30 pues esto no lo vamos
a lograr separar pero si yo le aplicó
más de 30 a esos átomos entonces se van
a separar ya no van ya no van a soportar
una fuerza tan grande porque su fuerza
de atracción es menor
y entonces ahora sí en resistencias
materiales tenemos que ver eso tenemos
que ver cuáles las fotos cuáles son las
fuerzas internas que yo tengo en cada
material para que al aplicarle una carga
pues
en verdad en este caso y esas fuerzas
que son la atracción la atracción de los
átomos son de muchos diferentes en un
cuerpo yo puedo tener átomos de aluminio
de cobre de hierro de carbón de fósforo
de algunos polímeros etcétera y entonces
son muchos diferentes actos por los que
están actuando
tiene su fuerza de atracción entonces
algunos van a resistir más otros más 7
menos verdad pero el conjunto de todo
seguir me va a ser que el elemento esté
a menos que ya no pueden y entonces
de fractura pero qué tipo de fuerzas
internas puedo tener un cuerpo
imagínense que yo voy a cortar este
elemento es una especie de papa ahí y lo
voy a cortar aquí así
y al cortarlo ahí así yo voy a tener más
o menos esto así
y aquí va esta nota
y aquí están unas fuerzas que están
actuando así
qué esfuerzos van a estar actuando aquí
para mantener el equilibrio las fuerzas
internas
entonces esas fuerzas internas yo lo voy
a poner aquí por ejemplo le voy a poner
los tres ejes en el eje z es de serie y
este es el ejemplo pues en este de aquí
yo puedo tener una fuerza que éste es
perpendicular miren jay-z tan paralelos
aquí puede haber una fuerza para acá
que le puedo llamar yo efe xx cosa está
en dirección del eje x y le voy a llamar
el plano perpendicular también lleva esa
esa esa letra también aquí puedo tener
una fuerza que es paralela
el plano que yo corté ya esa ley amor es
la fuerza que está actuando en xp
dirección de iu
en la parte perpendicular al plano es la
que yo estoy llamándole
con el nombre de s está esta área que yo
porque aquí es perpendicular de x
entonces de ser un área x
también aquí hay un esfuerzo de una
carga aquí así que sería la fuerza x
acuérdense que para mantener el
equilibrio de tres o seis ecuación tres
de fuerzas lineales y tres de esfuerzo
de un poco de giro
en este caso también va a haber un
momento en el cual aquí en este momento
en algunos libros le ponen una flechita
aquí este sería un momento xx en otros
le ponen así como dos flechitas y son
dos visitas seguidas y también me están
indicando que es una fuerza de giro
también aquí hay un momento la fuerza
aquí de giro también que es el momento x
bien y aquí hay otro momento que está
aquí así resistivo que sería el momento
de equis centro
tengo seis fuerzas de aquí
para poder mantener el equilibrio
necesito
cumplir
que para que todo esto esté en
equilibrio la suma de fuerzas en x sería
igual a cero la suma de las fuerzas en
quiere ser igual a cero y la suma de
fuerzas en centres iguales
y aparte de la suma de momentos en x es
igual a cero la suma de momentos en que
igual a cero y la suma de momento 64
aquí tenemos estas seis fuerzas entonces
para saber cuáles son las fuerzas
internas a una suma de fuerzas en x
igual a ser yo tengo yo tengo la fuerza
xx alguna suma de fuerzas en ello tengo
la fuerza x y alguna función de fuerza
en siete tengo la fuerza de x entra
alguna suma de momentos en xy tengo este
una suma de momentos en que yo tengo
esta y la suma de momentos en z igual
pero todo debe ser que estos esfuerzos
me tienen que equilibrar a todas las
fuerzas externas que nuestro
y de las fuerzas que vimos de atención
compresión corte torsión inflexión esta
fuerza f xx es una fuerza que está que
va a estirar a estirar mejor entonces
este sería un esfuerzo de tracción esta
fuerza xz y esta fuerza x son paralelas
al área entonces de esas dos fuerzas
seguían fuerzas de corte
también este de aquí el momento en xx el
momento así para acá me está torciendo
el elemento éste sería una fuerza de
torsión
en cambio esta fuerza y este momento son
momentos que me están flexionando el
elemento no me los tanto siento me lo
están flexionando para un lado o para
otro
y todas estas fuerzas me pueden producir
cualquier tipo de eso
de esas cargas sobreesfuerzos algunas de
ellas van a valer cero
a lo mejor aquí no hay ninguna fuerza
que esté en equis y en total en llevo en
zeta entonces la fuerza x con la
ecuación
a lo mejor de esas seis nada más está
actuando una sola fuerza al abordar
dando las seis pero lo primero que tengo
que hacer es yo corto donde crea que es
más crítica la situación yo lo puedo
cortar y le pongo las fuerzas internas
que son las que le van a mantener
estas fuerzas internas que están aquí y
allá que sea estiramiento de torsión o
de fin
deporte son las fuerzas de atracción
entre los datos
entonces el alto con la mejor se va a
tratar de separar la labor de corte a la
mejor se va a torcer por lo vamos a
flexionar
y las propiedades mecánicas a veces
cambian de un mismo auto modelado de los
átomos que aguantan mucho atención pero
a compresión no perdono los átomos y
puntos del conjunto por ejemplo el
concreto si me aguanta a compresión más
o menos de retención no me aguantaba
igual que el fierro vaciar el fierro
vaciado me aguanta compresión algo pero
atención no me aguanta canción
entonces son diferentes propiedades
según las cargas que yo estemos
ahora también vamos a tener problemas en
un plano que es la mayoría de los
problemas en un plano yo puedo tener por
ejemplo aquí así una barra en la cual yo
la estoy estirando nada más
si la estoy estirando y yo corto aquí
así a esta parte de aquí entonces aquí
debe haber las suficientes fuerzas
internas
es una fuerza aquí debe haber todas las
suficientes fuerzas internas
de cada uno de los átomos
así que la resultante de todo se
llevaron a fuerzas
sería una fuerza peso
pero aquí no tenemos ni tensores de
inflexión mantenemos la tensión pero por
ejemplo puedo tener una viga la cual esa
vida está apoyada por un pasador liso y
un rodillo aquí le estoy aplicando una
carga y aquí estoy aplicando
estas de aquí primero vamos a sacar las
fuerzas externas con una suma de
momentos aquí encuentro la reacción aquí
y luego con suma de fuerzas encuentro
y si yo quiero cortar yo quiero saber
qué fuerzas están actuando aquí poder
fue lo último que se viera la estática
y yo separo ese elemento aquí tengo esta
fuerza aquí tengo esta fuerza que está
aquí y aquí va a haber tres una fuerza
perpendicular al área que sería en
tensión o compresión una fuerza paralela
al área
y aparte un en un momento
las cuerdas internas yo corto mi
elemento y entonces veo qué tipo de
fuerza están aquí y aquí pongo una
paralela a esta área una perpendicular
al área
a lo mejor aquí en está aquí la fuerza
paralela al área aquí y el momento de
chiste porque nada más estábamos
aplicando una fuerza pero en este caso
sí y para cada uno de ellos
yo tengo una suma de fuerzas en x igual
a cero hacia la derecho positivo una
suma de fuerzas en igual a cero hacia
arriba positivo y una suma de momentos
vamos a decir que encendido al cero en
contra las manecillas kings eso es lo
que decíamos en estática pero podemos
tener podemos tener cualquier otra
cirugía los autores son los que me dicen
que positivo para derecho positivo
contra las manecillas etcétera pero hay
otros que lo ponen por al revés de según
el libro que esté muy bien
la cosa es que para poder analizar un
cuerpo para poder saber para que lo
estamos sometiendo yo necesito saber
esta suma de fuerzas todo lo que estamos
hablando aquí que son paralelos al plano
que corto y perpendicular al plano
este equipo aquí si yo lo hubiera puesto
inclinado también han inclinado hubiera
puesto los ejes x
también dos perpendiculares dio la equis
perpendicular en la ejerce está paralelo
y podemos hacer la suma de fuerzas
que
pero eso sí adentro del material hay
miles de millones de átomos que están
unidos con una fuerza de atracción entre
ellos muy fuerte que para poder
separarlo yo necesito aplicar una fuerza
externa mundial
pero una vez que sobrepasamos a esa
fuerza de cohesión entre los átomos esa
fuerza de atracción entre los átomos el
material se va a
o se va a deformar de hierro aguante eso
los átomos empiezan a ceder y se empieza
a deslizamiento
entonces tenemos que ver primeramente
las fuerzas internas y ya que veamos eso
las fuerzas internas va a ser el
esfuerzo que se desarrolló el material
que eso lo vamos a ver ya en la sesión 3
pero ahorita vamos a ver unos dos
ejemplos de cómo encontrar las fuerzas
internas sobre todos en un plano
pero acuérdense que las fuerzas internas
es la atracción entre los arcos y las
fuerzas externas no deben de vencer uno
debe ser mayores a la fuerza de
atracción entre los átomos porque si no
el material
el material fallaría
porque entonces vamos a ver los ejemplos
de fuerzas internas ya para pasar a ver
lo que es el esfuerzo
5.0 / 5 (0 votes)