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CUESTIONAMIENTOS

1-5

Para el diseño de una aeronave que pueda volar sin detenerse una distancia de 30 km, mediante energía humana ¿Qué tipo de propiedades de materiales son recomendables? ¿Qué materiales podrían ser apropiados?

El diseño de la aeronave debe tener en cuenta propiedades tanto físicas como mecánicas, como también la interacción que existe entre el objeto y el medio.

Acontinuación se listan algunas fuerzas presentes:

• Fuerza de fricción o rozamiento:

Es la fuerza que actúa sobre un cuerpo de manera que impide o retarda el deslizamiento de éste respecto a otro en la superficie que ambos tengan en contacto.
• Fuerza normal
Si dos cuerpos están en contacto, de acuerdo al principio de acción y reacción (Newton), se ejercen fuerzas iguales enmagnitud, pero en sentido contrario, sobre ambos cuerpos. Esta fuerza debido al contacto se llama fuerza normal y es siempre perpendicular a la superficie que se encuentra en contacto.
• Fuerza de acción y de distancia
Este tipo de fuerzas se caracterizan por presentarse en los objetos no se encuentran físicamente en contacto (Ejemplos típicos de este tipo de fuerzas son la fuerza deatracción gravitatoria y la fuerza magnética, etc.)
Con base en lo anterior se logra establecer que el tipo de propiedades que se requiere por parte de los materiales son:
1. Alta resistencia para soportar las fuerzas.
2. Resistencia a la fatiga.
3. Baja densidad del material.
De acuerdo a las propiedades antes mencionadas se sugieren los siguientes materiales:


1. Madera
Losprimeros materiales en emplearse fueron la madera y la tela, proporcionaban una resistencia adecuada con un peso muy bajo. La madera en muchos aspectos se comporta como un material compuesto, por cómo está constituida por capas, con mejores propiedades en la dirección longitudinal de la fibra, tiene valores de módulo elástico y resistencias muy altos para su densidad. Veamos algunos ejemplos:1. Abeto
Resistencia a la tracción: 70Mpa
Densidad: 400kg/m3


2. Abedul
Resistencia a la tracción 100Mpa
Densidad: 630kg/m


2. Aluminio


En el siglo XIX el aluminio era tan caro de producir que era considerado un metal semiprecioso. Además las cualidades del aluminio sin alear ni refinar, dejaban mucho quedesear, como para pensar en él para algún uso industrial (la resistencia del aluminio aleado es de 6 a 8 veces superior al aluminio sin alear).


A partir de la Primera Guerra Mundial, el desarrollo de sus aleaciones, y la necesidad de un metal menos pesado que el acero, lleva a su implantación masiva en la aviación, y hasta nuestros días ha sido el material más usado en aeronáutica por:Adecuada resistencia
Baja densidad
Conocimiento de sus técnicas de fabricación (fácilmente forjable, fácil de trabajar y reparar, se conoce muy bien su funcionamiento)


3. Plásticos
Los materiales plásticos son un conjunto de materiales de origen orgánico. Han sido obtenidos artificialmente a partir de productos del petróleo, carbón, gas natural, materiasvegetales (celulosa) o proteínas, y en alguna fase de su fabricación han adquirido la suficiente plasticidad para darles forma y obtener productos industriales.



|Material |Densidad (g/cm3) |Cond. Térmica (W/mK) |Cond. Eléctrica (s) |
|Plásticos |0.9 – 2.3 |0.15 – 0.5|--- |
|PE |0.9 – 1.0 |0.32 – 0.4 |--- |
|PC |1.0 – 1.2 |--- |--- |
|PVC |1.2 – 1.4 |---...