Al diseñar una estructura, como un edificio o un puente, es importante comprender las muchas fuerzas que se aplican a los elementos estructurales, como vigas y barras. Dos fuerzas estructurales especialmente importantes son la desviación y la tensión. La tensión es la magnitud de una fuerza que se aplica a una barra, mientras que la deflexión es la cantidad que la barra se desplaza bajo una carga. El conocimiento de estos conceptos determinará qué tan estable será la estructura, y qué tan factible es usar ciertos materiales al construir la estructura.

Tensión en la varilla

Dibuje un diagrama de la varilla y configure un sistema de coordenadas (por ejemplo, las fuerzas aplicadas a la derecha son "positivas", las fuerzas aplicadas a la izquierda son "negativas").

Etiquete todas las fuerzas que se aplican al objeto con una flecha que apunta hacia adentro la dirección en que se aplica la fuerza. Esto es lo que se conoce como un "diagrama de cuerpo libre".

Separe las fuerzas en componentes horizontales y verticales. Si la fuerza se aplica en un ángulo, dibuja un triángulo rectángulo con la fuerza que actúa como la hipotenusa. Usa las reglas de trigonometría para encontrar los lados adyacentes y opuestos, que serán los componentes horizontal y vertical de la fuerza.

Para encontrar la tensión resultante, suma las fuerzas totales sobre la varilla en horizontal y vertical instrucciones.

Desviación de la varilla

Encuentre el momento de flexión de la varilla. Esto se encuentra restando la longitud de la varilla L por la variable de posición z, y luego multiplicando el resultado por la fuerza vertical aplicada a la varilla - denotada por la variable F. La fórmula para esto es M = F x (L - z).

Multiplica el módulo de elasticidad del haz por el momento de inercia del haz sobre el eje no simétrico.

Divide el momento de flexión del vástago del Paso 1 por el resultado del Paso 2. El resultado resultante será una función de la posición a lo largo de la varilla (dada por la variable z).

Integra la función del Paso 3 con respecto a z, con los límites de integración siendo 0 y L, la longitud de la varilla.

Integra la función resultante de nuevo con respecto a z, con los límites de integración de nuevo entre 0 y L, la longitud de la varilla.

Tip

El módulo de elasticidad es difícil de estimar experimentalmente, por lo que se debe dar o se debe suponer que la varilla tiene una forma ideal, como un cilindro, o tiene algunos geometros simetría tric. Por lo general, busca esto en una tabla.

Advertencia

El cálculo para la deflexión de la varilla supone una varilla simétrica.