Este documento trata sobre los conceptos básicos de esfuerzo, deformación y fatiga en ingeniería mecánica. Explica que hay tres tipos principales de esfuerzo - tensivo, compresivo y de corte - y cómo se calculan. También describe los diferentes tipos de deformación que ocurren en los materiales y los diagramas de esfuerzo y deformación. Además, introduce los conceptos de fatiga, pandeo y torsión, y provee ejemplos resueltos de cada uno.
ROMPECABEZAS DE ECUACIONES DE PRIMER GRADO OLIMPIADA DE PARÍS 2024. Por JAVIE...JAVIER SOLIS NOYOLA
El Mtro. JAVIER SOLIS NOYOLA crea y desarrolla el “ROMPECABEZAS DE ECUACIONES DE 1ER. GRADO OLIMPIADA DE PARÍS 2024”. Esta actividad de aprendizaje propone retos de cálculo algebraico mediante ecuaciones de 1er. grado, y viso-espacialidad, lo cual dará la oportunidad de formar un rompecabezas. La intención didáctica de esta actividad de aprendizaje es, promover los pensamientos lógicos (convergente) y creativo (divergente o lateral), mediante modelos mentales de: atención, memoria, imaginación, percepción (Geométrica y conceptual), perspicacia, inferencia, viso-espacialidad. Esta actividad de aprendizaje es de enfoques lúdico y transversal, ya que integra diversas áreas del conocimiento, entre ellas: matemático, artístico, lenguaje, historia, y las neurociencias.
3. El esfuerzo se define como la intensidad de
las fuerzas de las componentes internas
distribuidas que resisten un cambio en la
forma de un cuerpo. Existen tres clases
básicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y
corte.
ESFUERZO
4. El esfuerzo se computa sobre la
base de las dimensiones del corte
transversal de una pieza antes de la
aplicación de la carga, que
usualmente se llaman dimensiones
originales.
5. Si un cuerpo es sometido a esfuerzo
tensivo o compresivo en una dirección
dada, no solo ocurre deformación en
esa dirección (dirección axial) sino
también deformaciones unitarias en
direcciones perpendiculares a ella
(deformación lateral).
6. El término resistencia
última está relacionado con el
esfuerzo máximo que un
material puede desarrollar. La
resistencia a la tensiones el
máximo esfuerzo de tensión
que un material es capaz de
desarrollar.
Diagramas esquemáticos de esfuerzo y
deformación para materiales dúctiles y no
dúctiles ensayados a tensión hasta la ruptura.
7. La resistencia a la
compresión es el máximo
esfuerzo de compresión que
un material es capaz de
desarrollar. Con un material
quebradizo que falla en
compresión por ruptura, la
resistencia a la compresión
posee un valor definido.
Diagramas esquemáticos de esfuerzo y deformación
para materiales dúctiles y no dúctiles, ensayados a
compresión hasta la ruptura.
9. DEFORMACION
Las Deformaciones del Material
pertenecen al grupo de las
denominadas lesiones mecánicas.
Son todas aquellas consecuencia
de procesos mecánicos, a partir de
fuerzas externas o internas que
afectan a todas las características
mecánicas de los elementos
constructivos.
En el caso de las deformaciones,
son una primera reacción del
elemento a una fuerza externa, al
tratar de adaptarse a ella.
11. La mecánica de los sólidos deformables estudia
el comportamiento de los cuerpos sólidos
deformables ante diferentes tipos de situaciones
como la aplicación de cargas o efectos térmicos.
Estos comportamientos, más complejos que el de los
sólidos rígidos, se estudian en mecanica de sólidos
deformables introduciendo los conceptos de
deformación y de tensión mediante sus aplicaciones
de deformación
13. FATIGA
En Ingeniería y, en
especial, en ciencia de
los materiales, la fatiga
de materiales se refiere
a un fenómeno por el
cual la rotura de los
materiales bajo cargas
dinámicas cíclicas se
produce aun asi más
fácilmente que con
cargas estáticas.
14. Aunque es un fenómeno que, sin definición formal, era
reconocido desde la antigüedad, este comportamiento no fue
de interés real hasta la Revolución Industrial, cuando, a
mediados del siglo XIX comenzaron a producir las fuerzas
necesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas son
muy inferiores a las necesarias en el caso estático; y a
desarrollar métodos de cálculo para el diseño de piezas
confiables. Este no es el caso de materiales de aparición
reciente, para los que es necesaria la fabricación y el ensayo
de prototipos.
15. PANDEO
El pandeo es un fenómeno
de inestabilidad elástica que
puede darse en elementos
comprimidos esbeltos, y que
se manifiesta por la aparición
de diversos desplazamientos
importantes transversales a la
dirección principal de
compresión.
El fenómeno aparece
frecuentemente en pilares o
en columnas, en este casos
en tubos de cobre.
16. El fenómeno de PANDEO
ocurre solamente cuando hay
COMPRESION. Por el
contrario, cuando hay
TRACCION la pieza falla por
falta de resistencia, no por
falta de estabilidad, o sea por
pandeo.
18. TORSION
En ingeniería, torsión es la solicitación que se
presenta cuando se aplica un momento sobre el eje
longitudinal de un elemento constructivo o prisma
mecánico, como pueden ser ejes o, en general,
elementos donde una dimensión predomina sobre
las otras dos, aunque es posible encontrarla en
situaciones diversas.
19.
20. Los resortes de torsión
están diseñados para ofrecer
resistencia a la torsión
externa. La torsión se refiere
a la acción torsional de las
espiras. Si bien el alambre en
sí está sujeto a esfuerzos de
plegado en vez de esfuerzos
torsionales, los resortes de
torsión operan a su máximo
cuando se apoyan sobre una
vara o tubo
La figura muestra como se deforma
un segmento de viga por la influencia
de un momento flexionante.
