Principios de Mecánica Aplicada: Esfuerzos Estructurales y Mecanismos Simples

Este documento explora conceptos fundamentales de la mecánica aplicada, incluyendo los tipos de esfuerzos que experimentan los cuerpos y el funcionamiento de mecanismos simples como poleas y palancas.

Composición de un Material Específico

A continuación, se detallan los ingredientes de un compuesto particular:

• Óxido de titanio
• Nafta de petróleo
• Alcoholes minerales
• Resina
• Dispersante
• Fragancias

Tipos de Esfuerzos Mecánicos

Se llama esfuerzo a la tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas.

Tracción

La tracción se produce cuando las fuerzas tratan de estirar el cuerpo sobre el que actúan. El cuerpo tiende a alargarse.

Ejemplos: Los tirantes de un vestido, la cinta de una persiana.

Compresión

La compresión aparece cuando las fuerzas tratan de aplastar o comprimir el cuerpo. El cuerpo tiende a deformarse comprimiéndose.

Ejemplos: Las patas de una silla, el tronco de un árbol.

Flexión

La flexión es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa.

Ejemplos: Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.

Torsión

Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central.

Ejemplos: Están sometidos a esfuerzos de torsión las llaves al abrir una cerradura, un lápiz cuando se le saca punta o un destornillador al apretar un tornillo.

Cizalladura

La cizalladura se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras.

Ejemplos: Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos a cizalladura.

Fórmulas y Mecanismos Simples

Fórmulas de Poleas y Polipastos

Las siguientes fórmulas describen el equilibrio de fuerzas en sistemas de poleas:

• Polea fija: F = R (La fuerza aplicada F es igual a la resistencia R)
• Polea móvil: F = R / 2 (La fuerza aplicada F es la mitad de la resistencia R)
• Polipastos: F = R / (2 · n) (La fuerza aplicada F es la resistencia R dividida por el doble del número de poleas móviles n)

Palancas

Las palancas son máquinas simples que permiten multiplicar o cambiar la dirección de una fuerza.

Ecuación Fundamental de la Palanca

La relación de equilibrio en una palanca se expresa como:

F · d = R · r

Donde:

• F: Fuerza aplicada (Potencia)
• d: Brazo de fuerza (distancia desde la fuerza al punto de apoyo)
• R: Resistencia (Carga)
• r: Brazo de resistencia (distancia desde la resistencia al punto de apoyo)

Tipos de Palancas

Las palancas se clasifican en tres grados según la posición relativa del punto de apoyo (P.A.), la fuerza (F) y la resistencia (R):

1. Palanca de Primer Grado: El punto de apoyo (P.A.) se encuentra entre la resistencia (R) y la fuerza (F). Tanto el brazo de fuerza (d) como el brazo de resistencia (r) tienen su propia zona.
2. Palanca de Segundo Grado: La resistencia (R) se encuentra entre el punto de apoyo (P.A.) y la fuerza (F). El brazo de fuerza (d) incluye la parte del brazo de resistencia (r).
3. Palanca de Tercer Grado: La fuerza (F) se encuentra entre el punto de apoyo (P.A.) y la resistencia (R). El brazo de resistencia (r) incluye la parte del brazo de fuerza (d).

Es importante recordar que el brazo de fuerza (d) siempre se mide desde la fuerza hasta el punto de apoyo, y el brazo de resistencia (r) se mide desde la resistencia hasta el punto de apoyo.