Entendiendo las Fuerzas y Propiedades Mecánicas de los Materiales

Fuerzas y Propiedades Mecánicas de los Materiales

Fuerza: Acción capaz de producir o modificar el estado de reposo o movimiento, o de producir deformaciones. Los efectos se observan por contacto entre dos cuerpos o a distancia. Las fuerzas se representan mediante flechas que indican la dirección y el sentido en que actúan. Se miden con un dinamómetro. Unidad: Newton.

Propiedades Mecánicas

Las propiedades mecánicas determinan el comportamiento de los materiales cuando actúan una o más fuerzas. Tipos:

• Resistencia: Capacidad que tiene un material de resistir fuerzas sin deformarse ni romperse excesivamente.
• Tenacidad y Fragilidad: La tenacidad es la propiedad de algunos materiales de soportar fuerzas y golpes sin romperse. La fragilidad es la propiedad contraria a la tenacidad.
• Elasticidad: Propiedad que tienen los materiales de recuperar su forma original tras haber sido deformados por un esfuerzo.
• Plasticidad: Propiedad de los materiales que se pueden deformar, sin romperse, para adoptar formas diferentes.

Tipos de Plasticidad

• Ductilidad: Propiedad de algunos materiales de deformarse en forma de hilo delgado sin romperse.
• Maleabilidad: Propiedad de algunos materiales de deformarse en forma de lámina muy fina sin romperse.
• Dureza: Propiedad que indica la oposición que ofrece un material a ser rayado o penetrado.

Esfuerzos

Cuando se aplica una fuerza, el material está sometido a un esfuerzo. El tipo de esfuerzo depende de las dimensiones, la forma y el tipo de fuerza aplicada.

• Tracción: Se produce cuando dos fuerzas opuestas (en sentido contrario) actúan sobre un cuerpo y tienden a tirar de él o alargarlo.
• Compresión: Ocurre, por ejemplo, en las patas de una silla cuando nos sentamos; soportan un esfuerzo de compresión, aguantando el peso de nuestro cuerpo. Son fuerzas con la misma dirección pero opuestas.
• Pandeo: Deformación que sufren los cuerpos sometidos a compresión cuando son largos y delgados.
• Flexión: Se produce cuando las fuerzas actúan sobre una pieza aplicándose contra su eje longitudinal y tienden a curvarla.
• Torsión: Efecto de la acción de las fuerzas que hacen que un cuerpo gire o se tuerza.
• Cizallamiento o Cortante: Ejemplo: Tijeras.

Estructuras

Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre ellos con la función de soportar fuerzas. Pueden estar formadas por bloques de piedra, vigas, etc.

Funciones de una Estructura

• Soportar la acción de fuerzas exteriores e interiores.
• Sostener el propio peso y el de las cargas que se le aplican.
• Mantener la estabilidad.

Tipos de Estructuras

• Armadura: Formada por un conjunto de elementos resistentes que constituyen el esqueleto de diversos tipos de objetos o construcciones.
• Laminar: Formada por láminas o paneles que suelen rodear el objeto.

Diseño de Estructuras

Al diseñar una estructura, se deben tener en cuenta diversos factores para que pueda soportar las fuerzas y cumplir la función a la que está destinada. Los más importantes son el material y la forma.