Forces, Esforços i Estructures: Conceptes Fonamentals

Força

És una acció capaç de produir o modificar l’estat de repòs o de moviment d’un cos, o de produir-hi deformacions. La unitat de mesura és el newton (N).

Resistència de la força

Capacitat que té un material de resistir forces sense deformar-se excessivament ni trencar-se.

• Per indicar com actua una força sobre un cos ho fem mitjançant fletxes.
• S’utilitza el dinamòmetre per mesurar forces.

Esforços

Quan apliquem una força a un cos, diem que està sotmès a un esforç o bé que el suporta. La resistència depèn de: material, dimensions, forma i tipus d’esforç.

Tipus d'esforços

• Tracció: es produeix quan les forces miren d’estirar el cos sobre el qual s’apliquen (ex: goma, tirador).
• Flexió: les forces internes intenten doblegar l’element sobre el qual s’apliquen (ex: barres de gimnàstica).
• Tallant: les forces actuen com les dues fulles d’una tisora (ex: guillotina).
• Compressió: apareix quan les forces tracten de comprimir un cos (ex: potes d'una cadira).
• Torsió: les forces intenten fer girar el cos en sentit oposat (ex: clau).
• Vinclament: esforç combinat de compressió i flexió (ex: pilar descentrat).

Estructures

És el conjunt d’elements d’un cos destinat a suportar els efectes de les càrregues que actuen sobre aquest i impedir que es trenqui o es deformi en excés.

Requisits de les estructures

• Estabilitat: per evitar que una estructura caigui fàcilment, el centre de gravetat ha d’estar centrat sobre la base.
• Resistència: han de suportar les tensions a què estan sotmeses sense trencar-se.
• Rigidesa: cal que siguin rígides i que tinguin poca deformació per impedir que l’objecte deixi de complir la seva funció.

Propietats dels materials

• Duresa: resistència que oposa un material a ser ratllat o penetrat.
• Tenacitat: és la capacitat de resistència al xoc; és contrària a la fragilitat.
• Plasticitat: capacitat que tenen alguns materials de deformar-se permanentment sense trencar-se.
• Elasticitat: capacitat que tenen alguns materials de recuperar la forma original una vegada acaba l’esforç que el deformava.

Tipus d’estructures

• D’armadura: formada per un conjunt d’elements resistents units entre si, que constitueixen l’esquelet de diversos objectes o construccions.
• Laminar o de carcassa: formada per làmines o plafons units entre si que solen envoltar l’objecte (ex: carrosseria d’un cotxe).