un par de fuerzas es un sistema de dos fuerzas paralelas.docx

7/25/2019 Un par de fuerzas es un sistema de dos fuerzas paralelas.docx

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Un par de fuerzases un sistema de dos fuerzas paralelas, de igual intensidad y de sentido

contrario, que produce un movimiento de rotacin.

Cuando alguien utiliza una llave para quitar la rueda de un coche (automvil), aplica dos

fuerzas iguales y de sentido contrario.

Se observa que la llave no eperimenta movimiento de traslacin alguno, es decir, no se

desplaza, pero s! gira ba"o la accin del par de fuerzas.

#unque la resultante de las fuerzas del pares nula (R = F1 F2 = 0), sin embargo, los

momentos de cada fuerza del par, con respecto al punto E, suman su capacidad deproducir un giro, por ello el efecto de un par de fuerzas es producir una rotacin.

$l volante (manubrio) de un carro (automvil) es una aplicacin pr%ctica de un par de

fuerzas.

&ambi'n lo son las regaderas que se usan en los "ardines para regar el c'sped.

$ntonces, diremos que unpar de fuerzas, es un sistemaformado por dos fuerzas de lamisma intensidad o mdulo, pero de direccin contraria, capaces de producir en su

momentouna rotacin.

$ntonces, un par de fuerzas queda caracterizado por su momento().

$l valor del momentode un par de fuerzas es igual al producto de unade las fuerzas por la distancia que las separa

$sto es,

M = F1d = F2d

*a distancia que separa las fuerzas recibe el nombre de brazo del par

Ejemplo:

Calcular el valor del momento de un par de fuerzas cuya intensidad es + si el brazo del par mide - m.

olucin:

M = F ! d = "# ! 2m = 10#m

Ejemplos comunes de pares de fuerza

acamos los

pernos apo$ados

en un par de

fuerzas%
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$n nuestra vida cotidiana encontramos numerosos aparatos o realizamos movimiento que

se hacen aplicando un par de fuerzas.

&estornillador

acacorc'os

(pertura o cierre de una lla)e *grifo+

(justador de brocas de un taladro%

,atidora manual

-olante de un )e'.culo

(lgunas propiedades /ue se pueden aplicar al par defuerzas

&odo par de fuerzas puede trasladarse paralelamente a s! mismo siguiendo la

direccin de las fuerzas componentes sin que var!e el efecto que produce.

&odo par de fuerzas puede desplazarse a lo largo de la recta a la que pertenece su

brazo.

Un par de fuerzas se transforma en otro equivalente cuando gira alrededor del punto

medio de su brazo.

Un par de fuerzas puede trasladarse a otro plano paralelo al suyo manteniendo su

efecto.

&odo par de fuerzas puede sustituirse por otro equivalente cuyas fuerzas

componentes y brazo del par sean diferentes

*as fuerzas surgen como resultado de una interaccin entre al menos dos cuerpos, ya sea

por contacto o a distancia. Siempre se presentan al menos como un par, una fuerza sola,

unica y aislada no puede eistir algunas de estas pueden ser el torque o la palanca cuando

este pasa por el origen y como no hay distancia por tal razon no hay momentos.


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Fuerza gravitatoria

Entre dos cuerpos aparece una fuerza de atraccin denominada gravitatoria,que depende de sus masas y de la separacin entre ambos. La fuerzagravitatoria disminuye con el cuadrado de la distancia, es decir que ante unaumento de la separacin, el valor de la fuerza disminuye al cuadrado.

La fuerza gravitatoria se calcula como:

G = Constante de gravitacin universal. Es un valor que no depende de loscuerpos ni de la masa de los mismos

eso

$l peso es una fuerza gravitatoria e"ercida por la aceleracin de la tierra (u otro planeta). #

diferencia de la masa el peso depende de la gravedad y de la distancia a la cual se encuentre

el cuerpo.

$l peso es una fuerza y por la segunda ley de etonse calcula como masa por

aceleracin, siendo la misma la correspondiente a la gravedad de la tierra y por lo tanto la

llamamos /g/ en vez de /a/.

0 1 m g

m 1 asag 1 #celeracin de la gravedad

0 1 0eso en neton.

$l peso es una fuerza e"ercida sobre distintos cuerpos y como toda fuerza tiene su par de

reaccin, que en el caso del peso, ese par se encuentra en la tierra.
http://www.fisicapractica.com/fuerza-masa-aceleracion.phphttp://www.fisicapractica.com/fuerza-masa-aceleracion.php


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1 a fuerza de gra)edad

a fuerza de gra)edades aquella que hace que los cuerpos sean atraidos hacia lasuperficie de la tierra. 0or e"emplo cuando saltamos, volvemos a caer al suelo en vez de

salir volando.

a fuerza de gra)edad afecta al mo)imiento. Como cualquier fuerza, puede hacer que un

cuerpo comience a moverse y puede hacer que se detenga. 0ero, adem%s, puede modificar

el movimiento de otras maneras.

a fuerza de gra)edadfrena los ob"etos que se mueven hacia arriba y acelera los que se

mueven hacia aba"o.

0or e"emplo si lanzamos una manzana hacia arriba, la fuerza que se e"erce es hacia arriba,

con lo que adquiere una velocidad ( hacia arriba). 0ero cuando soltamos la manzana, la

fuerza de gravedad comienza a frenarla. 0or eso la manzana va perdiendo velocidad hastaque se detiene en el punto m%s alto. 2espu's de eso la gravedad hace que comience a

moverse hacia aba"o y su velocidad comienza a aumentar hasta que llega al suelo.

*o mismo ocurre si lanzamos la manzana hacia adelante. al lanzarla aplicamos una

fuerza hacia adelante, y le comunicamos una velocidad (hacia adelante). #l mismo tiempo

la fuerza de gravedad 3hace de las suyas3 y e"erce una fuerza hacia aba"o, esto hace quecomience a moverse hacia aba"o, cada vez con mayor velocidad. $l resultado de estos dos

movimientos (hacia adelante y hacia aba"o, es que la manzana se desplaza siguiendo una

trayectoria curva. 4genial no3


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Esfuerzo de compresin

esfuerzos aiales en una probeta de !ormign.

El !ormign es un material que como otros materiales cer"micosresiste bienen compresin, pero no tanto en traccin.

$l esfuerzo de compresines la resultante de las tensionesopresionesque eisten dentro

de unslido deformableomedio continuo, caracterizada porque tiende a una reduccin de

volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada direccin (coeficiente

de 0oisson).
https://es.wikipedia.org/wiki/Material_cer%C3%A1micohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_deformablehttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_deformablehttps://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_medios_continuoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_medios_continuoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_Poissonhttps://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_Poissonhttps://es.wikipedia.org/wiki/Material_cer%C3%A1micohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_deformablehttps://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_medios_continuoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_Poissonhttps://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_Poisson


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Propiedades de los materiales

Tipos de materiales

Los materiales son sustancias que, a causa de sus propiedades, resultan de utilidad parala fabricacin de estructuras, maquinaria y otros productos. Existen materiales de muydiversos tipos que, de forma muy regular, se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:

Metales y aleaciones: hierro y acero, aluminio, cobre, nquel, tit!n, etc., y sus aleaciones. "olmeros: gran desarrollo potencial. #om$nmente llamados pl!sticos. #er!micos y vidrios: vidrios, cementos, hormigones, etc. Materiales compuestos: me%cla de materiales: madera, fibra de vidrio, fibra de carbono,polmeros rellenos.

Propiedades de los materiales

Las propiedades de un material determinado se pueden clasificar en cinco gruposdiferentes: "ropiedades qumicas. "ropiedades fsicas. "rincipales "ropiedades mec!nicas "ropiedades est&ticas y econmicas "ropiedades de fabricacin

1 Propiedades qumicas'no de los factores que limitan de forma notable la vida de un material es la alteracinqumica que puede experimentar en procesos de oxidacin o corrosin.

(.(.) *xidacin

#onsiste en la cesin de electrones.

#uando un material se combina con el oxgeno, transform!ndose en xidos m!s o menoscomple+os, se dice que experimenta una reaccin de oxidacin. e esta formaesquem!tica se puede representar el proceso de oxidacin de la siguiente manera:

#uando un material se encuentra situado en una atmsfera oxidante, su superficie seoxida m!s o menos r!pidamente- el xido que se transforma se deposita en la parteexterior del material recubri&ndolo por completo. "ara que el proceso de oxidacincontin$e en esa situacin, el material o el oxgeno deben atravesar, por difusin, la capade xido, que se comporta oponi&ndose tanto al movimiento de los !tomos de oxgenocomo a los del material. Existen capas de xidos que presentan mayor oposicin a estemovimiento que otras.

#aterial $ %&geno 'ido de material


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#uanto mayor sea la temperatura a la que se encuentra sometido un material, mayor ser!la velocidad a la que se produce su oxidacin, pues un aumento de temperatura activa elproceso de difusin de los !tomos del material y del oxgeno en la capa del xido.

"ara aumentar su resistencia a la oxidacin, el acero dulce se alea con otro material quetenga una energa de oxidacin mayor y una velocidad de oxidacin menor que la suya.

En ese caso, el material aadido se oxida primero debido a su mayor energa deoxidacin- pero al formarse una capa de xido el proceso de oxidacin se frena,transcurriendo a partir de entonces a una velocidad muy lenta.

(./.) #orrosin

#uando la oxidacin de un material concreto se produce en un ambiente h$medo o enpresencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosin. 0sta es mucho m!speligrosa para la vida de los materiales que la oxidacin simple, pues en un medioh$medo la capa de xido no se deposita sobre el material, sino que se disuelve y acaba

por desprenderse.

La corrosin no se verifica de una manera uniforme, sino que existen determinadospuntos del material donde el ataque es mayor. Esto da lugar a la formacin de importantesfisuras, que pueden llegar a producir una rotura por fatiga o una fractura fr!gil.

/.) "ropiedades fsicas

/.(.) ensidad y peso especfico1seg$n autores es una propiedad mec!nica2

3e denomina densidad 1d2 a la relacin existente entre la masa de un determinadomaterial y el volumen que ocupa. 3u unidad en el 3.4. es el 5g6m 7. La magnitud inversa ala densidad se conoce como volumen especfico.

"or su peso 1"e2 se entiende la relacin existente entre el peso de una determinadacantidad de materia el volumen que ocupa. 3u unidad en el 3.4. es el 86m7.

V

md =

V

PPe =

Aceros inoxidablesLa adicin de un ()* de cromo reduce en m"s de (++ veces la velocidad de

oidacin del acero dulce a ++-C. ste es el fundamento de los aceros


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/./.) "ropiedades el&ctricas

9odas las sustancias, en mayor o menos grado, son conductoras de la corrienteel&ctrica y tambi&n, seg$n ciertas caractersticas de construccin y naturale%a,ofrecen una resistencia al paso de la corriente.9odas estas propiedades condicionan, en muchos casos el destino de un materialen concreto.La resistencia el&ctrica de un material conductor depende, entre otros factores, desu naturale%a- es decir, de la presencia de e)mviles en los !tomos y de su gradode movilidad.Esta propiedad, especfica de cada sustancia, se denomina resistividad 1 2- sedefine como la resistencia que ofrece al paso de la corriente un elemento de esematerial de (m de longitud y de (m/de seccin. 3e mide en ; m.

S

lR =

l < longitud en m3 < seccin en mm/

p< resistividad en ; m

A menor t, R disminuye.

Los metales son, en general, buenos conductores de la corriente el&ctrica, pues suestructura interna es muy ordenada y los electrones no se encuentran su+etos aun determinado !tomo. En cambio, la madera, los compuestos cer!micos, lospolmeros... poseen resistividades muy altas debido a que los electrones de sus!tomos carecen pr!cticamente de movilidad- se dice que son malos conductores

de la electricidad.e acuerdo con su resistividad, los materiales se clasifican en conductores,utili%ados en cables de transmisin 1pmuy pequeo2, y aislantes 1pmuy grande2,seg$n que permitan f!cilmente o impidan casi por completo el paso de la corrienteel&ctrica a trav&s de ellos.

=dem!s de los materiales conductores y aislantes existen otros, denominadossemiconductores, constituidos por silicio o germanio, dopado con impure%as detipo n1ars&nico, aluminio, fsforo2 o de tipo p1galio, boro2, que son la base de todoslos componentes electrnicos.

/.7.) "ropiedades t&rmicaseterminan el comportamiento del material en unas condiciones dadas.

/.7.(.) ilatacin t&rmicaLa mayora de los materiales aumentan de tamao 1se dilatan2 al aumentar sutemperatura, siempre que no se produ%can cambios de fase. El origen de ladilatacin t&rmica reside en que al amentar la temperatura aumentan las


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vibraciones de las partculas del material, lo que da origen a una mayor separacinentre ellas."ara longitudes 1dilatacin lineal2:

)5( tLL o +=

< coeficiente de dilatacin lineal >L? < 5)(

/.7./.) #alor especfico3e define el calor especfico 1#2 de una sustancia como la cantidad de calor quees preciso aportale para que su temperatura aumente (@#, sin que presentecambios de fase.

/.7.7.) 9emperatura de fusin=l calentar un slido, el movimiento vibratorio de sus partculas se va haciendocada ve% m!s amplio, produci&ndose la dilatacin- pero si se contin$aaumentando la temperatura llega un punto en el que la magnitud de lasvibraciones es tal que la estructura del material no se puede mantener y seproduce su fusin. La temperatura a la que esto sucede recibe el nombre detemperatura de fusin, la cual vara ligeramente con la presin. La temperatura defusin a presin normal se conoce como punto de fusin. 0sta es una propiedadcaracterstica de cada sustancia y sirve en muchas ocasiones para identificarla. Encasi todas las sustancias, salvo unas pocas Aentre las que se encuentra el agua),la fusin va acompaada de un aumento del volumen.El punto de fusin de un slido ser! tanto mayor cuanto mayores sean las fuer%asque mantienen unidas a sus partculas constituyentes 1fuer%as de cohesin2.

/.7.B.) #onductividad t&rmicaLa transmisin de calor por conduccin se verifica a trav&s de los cuerpos desdelos puntos de mayor a los de menor temperatura.

La conductividad t&rmica 152 es un par!metro indicativo del comportamiento decada cuerpo frente a este tipo de transmisin de calor.

L

TTKJ

-5

=

C < densidad de flu+o de calor5 < conductividad t&rmica

/.B.) "ropiedades magn&ticas9eniendo en cuenta su comportamiento frente a un campo magn&tico exterior, losmateriales se pueden clasificar en tres grupos diferentes.

o Materiales diamagn&ticos: se oponen al campo magn&tico aplicado, de talforma que en su interior el campo magn&tico es m!s d&bil.

o Materiales paramagn&ticos: el campo magn&tico en su interior es algomayor que el aplicado.

o En el interior de los materiales ferromagn&ticos el campo magn&tico esmucho mayor que el exterior. Estos materiales se utili%an como n$cleosmagn&ticos en transformadores y bobinas en circuitos el&ctricos y


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electrnicos- los m!s importantes son el hierro, el cobalto, el nquel y susaleaciones.

7.) "ropiedades mec!nicas

Las propiedades mec!nicas indican el comportamiento de un material cuando seencuentra sometido a fuer%as exteriores.

7.(.) Ensayo de traccinLa traccin se relaciona con la elasticidad, capacidad de recuperar su formaoriginal al cesar las fuer%as que originan la deformacin.El ensayo de traccin es uno de los m!s importantes para la determinacin de laspropiedades mec!nicas de los materiales. Los datos obtenidos se pueden utili%arpara comparar distintos materiales y comprobar si algunos de ellos podr!n resistirlos esfuer%os a los que van a ser sometidos en una determinada aplicacin.

Este ensayo consiste en estirar una probeta de dimensiones normali%adas pormedio de una m!quina, a una velocidad lenta y constante, obteni&ndose de estaforma la curva de tensin alargamiento.

Desistencia: capacidad de soportar una determinada carga externa.

9raccin

#ompresin

lexin

Fi%alladura

9orsin

Tensin: es la fuer%a aplicada a la probeta por unidad de seccin 186m /2.

6S

F=

< tensin < fuer%a 3G< seccin inicial

Alargamiento o deformacin unitaria: es el tanto por uno en que se haincrementado la longitud de la probeta.

6

6

L

LL =

< alargamiento o deformacin unitaria

En la curva de tensin)alargamiento se aprecian tres %onas:


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Fona el!stica: En ella la relacin tensin)deformacin es lineal, cumpli&ndose laley de HooIe:

7E=

en la que E es el mdulo de Joung o mdulo de elasticidad longitudinal, que seexpresa en 86m/en el sistema 4nternacional. 3i se detiene el ensayo en cualquierpunto de esta %ona, la probeta recupera su longitud inicial. La %ona el!stica se

termina cuando se alcan%a el lmite el!stico 1

e2.

Fona pl!stica: en ella los alargamientos son permanentes. 3i el ensayo se detiene,

por e+emplo en el punto =, se recupera el alargamiento el!stico 1

e2, quedando un

alargamiento remanente o pl!stico 1

p2.

Fona de estriccin: a partir de la carga de rotura la tensin disminuye y la probetatermina por romperse en esta %ona.

7./ Ensayos de dure%a

(. ure%a mineralgica cl!sica:La dure%a de los minerales, entendida como la resistencia que oponen a serrayados, se puede medir mediante la escala de Mohs.

ure%a: resistencia de un material a ser rayado o penetrado por otro. Est!relacionado con la resistencia al desgaste.

/. ure%a a la penetracin:La dure%a se mide como la resistencia que opone un cuerpo a ser penetrado porotro. Esta es la base de los ensayos Krinell, icIers y DocIell, en los que seutili%an distintos tipos de penetradores que se aprietan con una fuer%adeterminada contra el material. La medida de la dure%a se obtiene dividiendo lafuer%a con la que se ha empu+ado el penetrador entre la superficie de la huella que&ste de+a en el material.La dure%a es una propiedad de gran importancia pr!ctica, ya que est! relacionadacon el comportamiento del material frente a la abrasin o al desgaste, as comocon la facilidad con que puede mecani%arse.

Krinell icIers DocIell


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7.7 Ensayo de resiliencia

El ensayo de resiliencia mide la tenacidad de los materiales.

La tenacidad 1propiedad inversa la fragilidad2 se define como la capacidad quetiene un material para almacenar energa, en forma de deformacin pl!stica, antesde romperse.

El m&todo m!s habitual de llevar a cabo la medida de la tenacidad de un materiales por medio del ensayo #harpy.

3e dispone de una probeta de seccin cuadrada 1(G(Gmm2 y de NNmm delongitud en cuya parte central se ha reali%ado una entalla en forma de ' o de . Elensayo consiste en lan%ar una bola su+eta a un hilo, desde una cierta altura contrala probeta por el lado opuesto a la entalla. La resiliencia se calcula dividiendo laenerga consumida por el material en la rotura 1 diferencia de energas potencialesgravitatorias en las posiciones inicial y final de la bola2 entre la seccin de laprobeta en la %ona de entalla. e esta forma se tienen las expresiones:

)cos7(cos77 5- == LPhPW

Los p&ndulos de #harpy est!n normali%ados.

'n material tena% o de alta resiliencia se deforma pl!sticamente de maneraimportante antes de romperse, mientras que los materiales de ba+a resiliencia sonfr!giles y apenas experimentan deformacin alguna antes de la rotura.Desiliencia: resistencia a los choques o esfuer%os bruscos

7.B racturaLa fractura de un slido se puede definir como su separacin en dos o m!s partescomo consecuencia de los efectos de una tensin. Existen dos tipos de fracturas:(6 ractura d$ctil, en la que se produce una importante deformacin pl!stica en la%ona de rotura. ebido a la irregularidad de esta deformacin pl!stica, se originansuperficies de fractura mates.

/6 ractura fr!gil, en la que el material se separa seg$n un plano y sin que apenasse produ%ca deformacin pl!stica. Este tipo de fractura origina superficiesbrillantes.

7.N. atiga"or fatiga se entiende la situacin en la que se encuentran algunas pie%assometidas a cargas cclicas de valor inferior al crtico de rotura del material.Existen dos tipos de fatiga:


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(. atiga en elementos sin defectos como, por e+emplo, la que tiene lugar enbielas, e+es, etc. El comportamiento de estos elementos frente a la fatigapresenta dos etapas: la de nucleacin de fisuras y la de crecimiento deestas fisuras hasta alcan%ar un tamao crtico que producir! la rotura fr!gil.

/. atiga en elementos con defectos como, por e+emplo, la que se produce en

puentes, barcos, aviones, etc., en los que, al haber uniones entre laspie%as, se originan las lgicas fisuras.

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