Una propiedad de los sólidos es que tienen forma definida, lo cual se debe a que en el estado sólido cada molécula esta confinada en un espacio pequeño entre moléculas cercanas, por lo que vibran sin cambiar prácticamente de lugar debido a su alta fuerza de cohesión.
Las fuerzas moleculares determinan las propiedades de los sólidos, entre éstas propiedades podemos mencionar:
Dureza
Rigidez
Resistencia mecánica
Elasticidad
Cuando las fuerzas entre los átomos y moléculas de un sólido son muy grandes, resulta muy difícil rayarlo. Esta propiedad de los sólidos recibe el nombre de dureza. Los Geólogos identifican a los minerales por su grado de dureza.
La rigidez se encuentra en función de la resistencia que opone un cuerpo sólido a las fuerzas que tienden a deformarlo y está en relación con su elasticidad.
Por ejemplo, al aplicar una fuerza a cuerpos sólidos como una piedra, una canica, un balín o una moneda, se observa que no se deforman en virtud de que no son flexibles y por tanto carecen de elasticidad. Las propiedades anteriores de los sólidos se pueden modificar si se someten a calentamiento, a tratamientos mecánicos especiales o si se les agregan pequeñas cantidades de otros materiales.
Cuando se le da un tirón a una liga o a un resorte, se observa que su longitud aumenta. Cuando una pelota de voleibol es golpeada se observa que se deforma por un breve tiempo. Los tres cuerpos señalados, recuperan su forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformó. Por ello se dice que tienen elasticidad; esta propiedad que tienen algunos cuerpos se debe a las fuerzas entre los átomos y las moléculas. El hule es una sustancia muy elástica, sin embargo lo es más el acero; esto es si dejamos caer un balín de acero sobre un piso duro de cemento observamos que rebota más que si dejamos caer una pelota, alcanzando un 85 % de su altura original.
No todas las sustancias son elásticas. Por ejemplo, al apretar un trozo de plastilina, se verá que se alarga y conserva esta forma, aunque ya no se le aplique una fuerza, sin embargo no podrá recuperar su forma original.
Elasticidad: es la propiedad que tienen los cuerpos de recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimidos, una vez que desaparece la fuerza que ocasiona la deformación. Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo provoca un esfuerzo en el interior del cuerpo ocasionando su deformación.
En algunos materiales como los metales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Sin embargo, si la fuerza es mayor a un determinado valor, el cuerpo queda deformado permanentemente. El máximo esfuerzo que un material puede resistir antes de quedar permanentemente deformado se designa con el nombre de límite elástico.
Si el cuerpo se rompe llega a su resistencia máxima denominado punto de ruptura. El punto de ruptura es el máximo esfuerzo que puede soportar un material antes de romperse.
Algunos ejemplos de cuerpos elásticos son: resortes, ligas, bandas de hule, pelotas de tenis, pelotas de fútbol y trampolines. La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que recibe. En otras palabras, si la fuerza aumenta al doble, la deformación también aumenta al doble; si la fuerza aumenta al triple, la deformación se triplica, y si la fuerza disminuye a la mitad, la deformación se reduce a la mitad; por ello se dice que entre estas dos variables existe una relación directamente proporcional.
Esfuerzo y deformación, tensión y comprensión unitaria
Cuando una fuerza aplicada a un cuerpo le produce una deformación se dice que el esfuerzo es la causa que origina la deformación elástica.
Existen tres tipos de esfuerzo:
Esfuerzo de tensión:
Se presenta cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas de igual magnitud pero de sentido contrario que se alejan entre sí.
Esfuerzo de comprensión:
Ocurre cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas iguales en magnitud pero de sentido contrario que se acercan entre sí.
Esfuerzo de corte:
Se presenta cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas colíndales de igual o diferente magnitud que se mueven en sentidos contrarios.
La elasticidad de alargamiento es característica únicamente de los sólidos. Así pues, el esfuerzo longitudinal (en el sentido de la longitud) de alambres, varillas, barras, resortes o cables, como consecuencia de un esfuerzo de tensión o de comprensión se puede cuantificar por medio de la relación entre la fuerza aplicada a un cuerpo sólido y el área sobre la que actúa.
La deformación longitudinal también llamada tensión unitaria (alargamiento de un cuerpo), o comprensión unitaria (acortamiento de cuerpo), se determina mediante la relación entre la variación en la longitud de un cuerpo y su longitud original.
viernes, 20 de junio de 2014
Elasticidad
La elasticidad, es una propiedad mecánica de los sistemas, decimos que un material es elástico cuando al aplicarle una fuerza, se deforma, y, al dejar de aplicar la fuerza, vuelve a su forma original.
sábado, 24 de mayo de 2014
viernes, 23 de mayo de 2014
domingo, 30 de marzo de 2014
Equilibrio traslacional
A continuación se elabora su diagrama de cuerpo libre.
Porque los cuadrantes en los que se localizan son negativos.
EFx=-F1 cos 45+F2=0
Seguramente estas familiarizado con la idea básica del concepto fuerza. De tu experiencia cotidiana sabes que aplicas una fuerza cuando jalas o empujas algún objeto. Cuando pateas un balón sabes que aplicas una fuerza. Tal vez creas que la fuerza se asocia con el movimiento, sin embargo, no siempre que se aplica una fuerza se produce movimiento. Si empujas una de las paredes de tu salón de clases verás que no se produce movimiento alguno a pesar del esfuerzo que haces.
Decimos que un objeto se encuentra en equilibrio si no esta acelerado. Por tanto el equilibrio considera dos situaciones: cuando el objeto esta reposo o bien cuando se mueve de una velocidad constante en una trayectoria rectilínea
Decimos que un objeto esta en equilibrio traslacional cuando se encuentra en reposo o bien se mueve en línea recta con velocidad constante.
Condiciones de equilibrio: Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio, se requiere que la sumatoria de todas las fuerzas o torcas que actúan sobre él sea igual a cero. Se dice que todo cuerpo tiene dos tipos de equilibrio, el de traslación y el de rotación.
Traslación: Es aquel que surge en el momento en que todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo se nulifican, o sea, la sumatoria de las mismas sea igual a cero.
EFx = 0
EFy = 0
Rotación: Es aquel que surge en el momento en que todas las torcas que actúan sobre el cuerpo sean nulas, o sea, la sumatoria de las mismas sea igual a cero.
EMx= 0
EMy= 0
Aplicaciones: Se utiliza en todo tipo de instrumentos en los cuales se requiera aplicar una o varias fuerzas o torques para llevar a cabo el equilibrio de un cuerpo. Entre los instrumentos más comunes están la palanca,la balanza romana, la polea, el engrane, etc.
Problema del equilibrio traslacional
Una caja de 8 N está suspendida por un alambre de 2 m que forma un ángulo de 45° con la vertical. ¿Cuál es el valor de las fuerzas horizontal y en el alambre para que el cuerpo se mantenga estático?.
Primero se visualiza el problema de la siguiente manera:A continuación se elabora su diagrama de cuerpo libre.
Ahora por medio de la descomposición de los vectores, calculamos la fuerza de cada uno de ellos.
F1x = - F1 cos 45°*
F1y = F1 sen 45°
F2x = F2 cos 0° = F2
F2y = F2sen0°=0
F3x = F3cos90°=0
F3y = - F3 sen 90° = - 8 N*
Porque los cuadrantes en los que se localizan son negativos.
Como únicamente conocemos los valores de F3, F2 y la sumatoria debe ser igual a cero en x e y, tenemos lo siguiente:
EFx=F1x+F2x+F3x=0
EFy=F1y+F2y+F3y=0
EFy=F1y+F2y+F3y=0
Por lo tanto tenemos lo siguiente:
EFx=-F1 cos 45+F2=0
F2=F1(0.7071)
EFy=-F1sen45-8N=0
8N=F1(0.7071)
F1=8N/0.7071=11.31 N
Para calcular F2, se sustituye F1 de la ecuación siguiente:
F2=F1(0.7071)
F2=11.31(0.7071)=8N
jueves, 27 de marzo de 2014
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