Fundamentos de la Resistencia de Materiales: Conceptos, Cargas y Esfuerzos
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Introducción a la resistencia de materiales
Se denomina resistencia de materiales a la rama de la mecánica que estudia el comportamiento de los sólidos sometidos a cargas exteriores. Dentro de la mecánica, se consideran tres partes fundamentales:
- Cinemática: estudia el movimiento sin considerar la masa.
- Estática: estudia los sólidos rígidos que están en equilibrio estático.
- Dinámica: estudia los sólidos en movimiento, relacionando la fuerza que actúa con la masa que se mueve.
La resistencia de materiales estudia y establece las relaciones entre las cargas exteriores aplicadas, sus efectos en el interior de los sólidos y las deformaciones que en ellos producen.
1. Resistencia y rigidez
Es fundamental diferenciar los conceptos de resistencia y rigidez. Un cuerpo puede resistir o no unas cargas; además, debe estudiarse su deformación para que esta no sobrepase unos valores admisibles determinados de antemano, con lo que se puede hablar de poca o mucha rigidez.
Clases de cargas
Existen dos tipos principales de cargas: carga estática y carga dinámica.
1. Carga estática
Se aplica gradualmente, desde cero hasta el valor máximo F, previa existencia de un contacto. En la práctica, no es frecuente observar este tipo de carga, a no ser la carga permanente. A veces, por aproximación, se asimila a carga estática alguna que no lo es.
2. Carga dinámica
Es aquella que se aplica con velocidad sobre la pieza que la debe soportar. En este caso, la tensión producida es mayor que la de la carga estática. La carga dinámica se subdivide en:
- Carga súbita: existe un contacto previo entre los cuerpos. Produce unas deformaciones el doble que igual carga aplicada estáticamente.
- Carga de choque libre: es el caso de la caída de un cuerpo sobre un elemento, ya sea en caída libre con velocidad inicial cero, o en caída con velocidad inicial distinta de cero.
- Carga de choque forzado: se trata de un choque entre dos masas animadas con velocidades V1 y V2, pero actuando sobre el choque una fuerza F.
Tipos de esfuerzo
Se denomina esfuerzo a los diversos tipos de acciones externas a las que puede estar sometido un sólido.