Examen Inicial del Manejo de Datos de Laboratorio Qumico

Carrera Mantenimiento de Maquinaria de PlantaDepartamento Gestin Industrial y Mecnica

RESISTENCIA DE MATERIALES

TRABAJO N1

Apellidos y Nombre:..Fecha Seccin.

Nota:

Problema 1. Determine el mximo peso W que pueden soportar los cables mostrados en la figura. Los esfuerzos en los cables AB y BC no deben exceder 100 MPa y 50 MPa, respectivamente. Las reas transversales de ambos son: 400 mm2 para el cable AB y 200 mm2 para el cable AC.

Problema 2. Calcule, para la armadura de la figura, los esfuerzos producidos en los elementos DF, CE y BD. El rea transversal de cada elemento es 1200 mm2. Indique si es de tensin o de compresin el esfuerzo que se presenta en la armadura.

Problema 3. Dos varillas de aluminio AB y BC articuladas en A y C a soportes rgidos, como indica la figura, estn unidas en B mediante un pasador y soportan la carga P = 20 KN. Si las varillas tienen una seccin de 400 mm2 y E = 70 GPa, determinar las deformaciones totales de cada una y el desplazamiento horizontal y vertical del punto B. Considrese = 30 = 30.

Problema 4. La armadura plana de acero en la figura est sometida a tres fuerzas P, cada una de 490 KN. Cada uno de los elementos de la armadura tiene un rea de seccin transversal de 3900 mm2 y estn conectados mediante pasadores que tienen un dimetro dp = 18 mm. Cada uno de los elementos AC y BC consiste en una barra con espesor tAC = tBC = 19 mm. El elemento AB est compuesto de dos barras (consulte la parte b de la figura) que tienen, cada una, un espesor tAB/2 = 10 mm y una longitud L = 3 m. El apoyo de rodillo en B est compuesto de dos placas de soporte que tienen, cada una, un espesor tsp/2 =12 mm.

a).- Determine las reacciones de soporte en los nodos A, B y las fuerzas en los elementos AB, BC y AC.

b).- Calcule el esfuerzo cortante promedio mayor en el pasador en el nodo B.

c).- Calcule el esfuerzo de apoyo promedio mayor que acta contra el pasador en el nodo B.

Problema 5. Tres barras AB, AC y AD se articulan en A para soportar juntas una carga P = 20 kN, como se indica en la figura. El desplazamiento horizontal del punto A esta impedido por una corta varilla horizontal AE que se supone infinitamente rgida. Determinar las fuerzas en cada barra y la fuerza total en AE. La seccin para la barra de acero A = 200 mm2 y E = 200 GPa y para cada una de las barras de aluminio, A = 400 mm2 y E = 70 GPa.

Problema 6. La armadura de dos barras ABC que se muestra en la figura, tiene soportes articulados en los puntos A y C, que estn separados 2.0 m. Los elementos AB y BC son barras de acero, interconectadas por un pasador en el nodo B. La longitud de la barra BC es de 3 m. Un anuncio que pesa 5.4 KN est suspendido de la barra BC en los puntos D y E, en los puntos que estn ubicados a 0.8 m y 0.4 m, respectivamente, de los extremos de la barra.

Determine el rea de la seccin transversal necesaria de la barra AB y el dimetro necesario del pasador en el soporte C. Si los esfuerzos permisibles en tensin y cortante son 125 MPa y 45 MPa, respectivamente (nota: los pasadores en los soportes estn en cortante doble. Adems no tome en cuenta los pesos de los elementos AB y BC.

Problema 7. La palanca acodada que representa la figura. Est en equilibrio.

a).- Determine el dimetro de la barra AB si el esfuerzo est limitado a 100 M N/m2

b).- Determine el esfuerzo cortante en el pasador situado en D, de 20 mm de dimetro.

Problema 8. Un amarre en la cubierta de un bote de vela consiste de una barra doblada conectada por pernos en sus dos extremos como se muestra en la figura. El dimetro dB de la barra es pulg, el dimetro dw de las arandelas es 7/8 pulg y el espesor t de la cubierta de fibra de vidrio es 3/8 pulgada. Si el esfuerzo cortante permisible en la fibra de vidrio es 300 psi y la presin de soporte permisible entre la arandela y la fibra de vidrio es 550 psi, cul es la carga permisible P en el amarre?

Problema 9. Tres alambres de acero de 30 mm2 de seccin cada uno soportan una carga de masa M. Las longitudes iniciales de los alambre son 19.997 m, 19.997m y 20.00 m.

a).- Cul es el esfuerzo en el alambre ms largo?, si M = 600 kg.

b).- Si M = 200 kg, determinar el esfuerzo en el alambre ms corto si E = 200 GPa.

Problema 10. Un perno de ojo para fines especiales con dimetro de su vstago

d = 0.50 pulgadas, pasa por un agujero en una placa de acero con espesor tp = 0.75 pulgadas y est asegurado por una tuerca con espesor t = 0.25 pulgadas. La tuerca hexagonal se apoya directamente contra la placa de acero. El radio del circulo circunscrito para el hexgono es r = 0.40 pulgadas (lo cual significa que cada lado del hexgono tiene una longitud de 0.40 pulgadas). Las fuerzas de tensin en tres cables sujetos al perno de ojo son T1 = 800 lb, T2 = 550 lb y T3 = 1241 lb.a).- Determine la fuerza resultante que acta sobre el perno de ojo.

b).- Determine el esfuerzo de aplastamiento promedio entre la tuerca hexagonal y la placa.

c).- Determine el esfuerzo cortante promedio en la tuerca y la placa de acero.

Problema 11. La puerta trasera de una camioneta BDCG en la figura (a) esta soportada por dos bisagras en B1 y B2, y por dos puntales A1 y B1 y A2 y B2 (dimetro ds = 10 mm) como se muestra en la parte (b) de la figura. Los puntales estn soportados en A1 y A2 por pasadores con dimetro dp = 9 mm y que pasan por un ojal con un espesor t = 8 mm en el extremo del puntal (consultar figura en b). Si se aplica una fuerza de cierre P = 50 N en G y la masa de la puerta Mh = 43 Kg est concentrada en C:

a).- Cul es la fuerza F en cada puntal? (Hacer el diagrama del cuerpo libre de la mitad de la puerta en la parte c de la figura.

b) Cul es la fuerza mxima permisible en el puntal?, si los esfuerzos permisibles son como sigue: esfuerzo de compresin en el puntal, 70 MPa; esfuerzo cortante en el pasador 45 MPa y esfuerzo de soporte entre el pasador y el extremo del puntal, 110 MPa.

Problema 12. Un bote salvavidas cuelga de dos pescantes, como se muestra en la figura. Un pasador con dimetro d = 0.8 pulgadas pasa por cada pescante y soporta dos poleas, una a cada lado del pescante. Los cables sujetos al bote pasan sobre poleas y se enrollan en malacates que suben y bajan al bote. Las partes inferiores de los cables estn en posicin vertical y las partes superiores forman un ngulo de 15 con la horizontal. La fuerza de tensin permisible en cada cable es de 1800 lb y el esfuerzo cortante permisible en los pasadores es 4000 psi.Si el bote pesa 1500 lb. Cul es el peso mximo que se debe llevar en el bote?

Problema 13. Un tornillo de 22.2 mm de dimetro exterior y 18.6 mm en el fondo de la rosca, sujeta dos piezas de madera, como se indica en la figura. Se aprieta la tuerca hasta tener un esfuerzo de 34 KN en el tornillo. a) Calcular el esfuerzo cortante en la cabeza del mismo y en la rosca. b) Determinar el dimetro exterior de las arandelas si el interior es de 28 mm y el esfuerzo de aplastamiento admisible en la madera es de 6MPa.

Problema 14. Un tubo de aluminio est unido a una varilla de acero y a otra de bronce, tal como se indica en la figura y soporta unas fuerzas axiales en las posiciones sealadas. Determinar el valor de P con las siguientes condiciones: La deformacin total no ha de exceder de 2 mm, ni las tensiones han de sobrepasar 140 MPa en el acero, 80 MPa en el aluminio ni de 120 MPa en el bronce. Se supone que el conjunto esta convenientemente anclado para evitar el pandeo y que los mdulos de elasticidad son 200 GPa para el acero, 70 GPa para el aluminio y 83 GPa para el bronce.

Problema 15. Dos barras AB y BC que se suponen absolutamente rgidas estn articuladas en A y en D y separadas en C mediante un rodillo, como indica la fig. En B, una varilla de acero ayuda a soportar la carga de 50 kN. Determinar el desplazamiento vertical del rodillo situado en C.

Problema 16. Las barras rgidas AB y CD mostradas en la figura estn apoyadas mediante pernos en A y en C, y mediante las varillas mostradas. Determine la mxima fuerza P que pueda aplicarse como se muestra si el movimiento vertical de las barras est limitado a 5 mm. Desprecie los pesos de todos los miembros.

Problema 17. La figura representa un tornillo de acero que sujeta mediante unas arandelas y tuerca a un tubo o manguito de bronce. El paso del tornillo es de 0.80 mm, la seccin recta del tubo de bronce es de 900 mm2 y la del tornillo de acero es de 450 mm2. Se aprieta la tuerca hasta conseguir en el manguito de bronce un esfuerzo de compresin de 30 MPa. Determinar el esfuerzo si a continuacin se le da a la tuerca una vuelta ms. Cuantas vueltas habr que dar ahora en sentido contrario para reducir tal esfuerzo a cero.

Problema 18. Una barra rgida, de masa despreciable, est articulada en un extremo y suspendida de una varilla de acero y una de bronce, segn se muestra en la fig. Cunto vale la carga mxima P que puede aplicarse sin exceder un esfuerzo en el acero de 120 M N/m2 ni uno en el bronce de 70 M N/m2.

Problema 19. Un tubo de acero se encuentra rgidamente sujeto por un perno de aluminio y por otro de bronce, tal como se muestra en la figura. Las cargas axiales se aplican en los puntos indicados. Calcule el mximo valor de P que no exceda un esfuerzo de 80 MPa en el aluminio; de 150 MPa en el acero; o de 100 MPa con el bronce.

Problema 20. Cul es el valor mximo posible de la fuerza de sujecin C en las quijadas de las pinzas que se muestran en la figura si el esfuerzo cortante ltimo en el pasador con dimetro de 5 mm es de 340 MPa?Cul es el valor mximo permisible de la carga aplicada P si se debe mantener un factor de seguridad de 3 con respecto a la falla del pasador?

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