Fuerza elastica
Páginas: 7 (1559 palabras)
Publicado: 25 de mayo de 2010
FUERZA ELASTICA
La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacena energía potencial y ejercen fuerzas.
La fuerza elástica se calcula como:
F = - k ΔX
ΔX = Desplazamiento desde la posición normal
k = Constante de elasticidad del resorte
F = Fuerza elástica
Resortes: Los resortes reales se comportansegún la siguiente ecuación, conocida como la Ley de Hooke: las tensiones son proporcionales a las elongaciones. Los materiales que responden a esta ley son perfectamente elásticos.
Tensión o esfuerzo: es la relación entre una carga y la superficie sobre la que actúa. Se considera como tal a la reacción que opone el material de un cuerpo frente a una solicitación externa (de tensión,compresión, cortante) que tiende a producir un cambio en su tamaño o forma.
σ = F/A σ = ε .E
E: módulo de elasticidad del material. [N/m ²; kg/cm ²]
A: sección del material [m ²; cm ²]
Elongaciones: un cuerpo sometido a la acción de fuerzas externas sufre alargamientos o acortamientos en una dirección dada que reciben el nombre de deformaciones.
Deformación específica:
ε = Δl/l Δl: elongaciónl: longitud origina
Acortamiento ε < 0
Alargamiento ε > 0
Dentro del límite de proporcionalidad (σ p), el módulo de elasticidad de un material dado es constante, dependiendo solo de la naturaleza del material.
De 0 hasta a, se llama recta de Hooke. Sin embargo hasta b inclusive, cuando descargamos la pieza recupera su longitud original (entre 0 y b, el material es elástico).
Modulo deYoung: es la constancia de la relación entre tensiones y deformación específica.
E = σ / ε = constante
Esta relación es la expresión analítica de la ley de Hooke.
Elasticidad: una deformación se llama elástica cuando desaparece completamente (recuperable) una vez que cesa la causa que la produjo.
Plasticidad: una deformación plástica es aquella que no desaparece (irreversible) con laanulación de la causa. La plasticidad de los materiales está dada por su capacidad de poder deformarse sin por ello sufrir fractura. Un material es tanto más dúctil cuanto más extendido es su diagrama σ - ε en el sentido del eje ε.
A medida que aumenta la resistencia de los materiales disminuye la deformación específica y por lo tanto su ductilidad. Se dice entonces que el material va ganando enfragilidad.
La maleabilidad como propiedad de los materiales, específicamente metálicos, constituye en realidad una fase de la ductilidad.
Tenacidad: es la capacidad de un material para absorber simultáneamente esfuerzos y deformaciones de consideración sin llegar a la fractura.
Rigidez: es la capacidad de resistir una deformación elástica por efecto de una tensión.
Fluencia: en los materialestenaces el período plástico comienza teóricamente a partir del punto a (límite de proporcionalidad), que constituye el final del período de proporcionalidad (recta de Hooke). En realidad, el material suele ser elástico, un poco más allá de dicho punto, hasta el punto b (límite de elasticidad).
Ejemplo:
Ley de fuerza de Resortes
Una masa de 0,30 Kg está suspendida de un resorte vertical ydesciende a una distancia de 4,6 cm después de la cual cuelga en reposo. Luego se suspende una masa adicional de 0,50 Kg de la primera. ¿Cuál es la extensión total del resorte? | |
Datos: m1= 0,30 Kg | m2= 0,50 Kg | X1= 4,6 cm = 0,046 m | g = 9,8 m/seg2 | X = ? (Longitud de alargamiento total) |
Solución:
La distancia de alargamiento o estiramiento total está dada por F = kX
Donde F es lafuerza aplicada, en este caso el peso de la masa suspendida sobre el resorte
F1 = m1. g = kX1 | | k = 63,9 New / m |
Conociendo k, la extensión total del resorte se encuentra a partir de la situación de la fuerza equilibrada:
F = (m1 + m2).g = kX |
Así: | X = (0,30 kg + 0,50 Kg) . 9,8 m / seg2 / 63,9 New / m | X = 0,12 m = 12 cm |
|
FUERZA CENTRAL
Una fuerza central...
La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacena energía potencial y ejercen fuerzas.
La fuerza elástica se calcula como:
F = - k ΔX
ΔX = Desplazamiento desde la posición normal
k = Constante de elasticidad del resorte
F = Fuerza elástica
Resortes: Los resortes reales se comportansegún la siguiente ecuación, conocida como la Ley de Hooke: las tensiones son proporcionales a las elongaciones. Los materiales que responden a esta ley son perfectamente elásticos.
Tensión o esfuerzo: es la relación entre una carga y la superficie sobre la que actúa. Se considera como tal a la reacción que opone el material de un cuerpo frente a una solicitación externa (de tensión,compresión, cortante) que tiende a producir un cambio en su tamaño o forma.
σ = F/A σ = ε .E
E: módulo de elasticidad del material. [N/m ²; kg/cm ²]
A: sección del material [m ²; cm ²]
Elongaciones: un cuerpo sometido a la acción de fuerzas externas sufre alargamientos o acortamientos en una dirección dada que reciben el nombre de deformaciones.
Deformación específica:
ε = Δl/l Δl: elongaciónl: longitud origina
Acortamiento ε < 0
Alargamiento ε > 0
Dentro del límite de proporcionalidad (σ p), el módulo de elasticidad de un material dado es constante, dependiendo solo de la naturaleza del material.
De 0 hasta a, se llama recta de Hooke. Sin embargo hasta b inclusive, cuando descargamos la pieza recupera su longitud original (entre 0 y b, el material es elástico).
Modulo deYoung: es la constancia de la relación entre tensiones y deformación específica.
E = σ / ε = constante
Esta relación es la expresión analítica de la ley de Hooke.
Elasticidad: una deformación se llama elástica cuando desaparece completamente (recuperable) una vez que cesa la causa que la produjo.
Plasticidad: una deformación plástica es aquella que no desaparece (irreversible) con laanulación de la causa. La plasticidad de los materiales está dada por su capacidad de poder deformarse sin por ello sufrir fractura. Un material es tanto más dúctil cuanto más extendido es su diagrama σ - ε en el sentido del eje ε.
A medida que aumenta la resistencia de los materiales disminuye la deformación específica y por lo tanto su ductilidad. Se dice entonces que el material va ganando enfragilidad.
La maleabilidad como propiedad de los materiales, específicamente metálicos, constituye en realidad una fase de la ductilidad.
Tenacidad: es la capacidad de un material para absorber simultáneamente esfuerzos y deformaciones de consideración sin llegar a la fractura.
Rigidez: es la capacidad de resistir una deformación elástica por efecto de una tensión.
Fluencia: en los materialestenaces el período plástico comienza teóricamente a partir del punto a (límite de proporcionalidad), que constituye el final del período de proporcionalidad (recta de Hooke). En realidad, el material suele ser elástico, un poco más allá de dicho punto, hasta el punto b (límite de elasticidad).
Ejemplo:
Ley de fuerza de Resortes
Una masa de 0,30 Kg está suspendida de un resorte vertical ydesciende a una distancia de 4,6 cm después de la cual cuelga en reposo. Luego se suspende una masa adicional de 0,50 Kg de la primera. ¿Cuál es la extensión total del resorte? | |
Datos: m1= 0,30 Kg | m2= 0,50 Kg | X1= 4,6 cm = 0,046 m | g = 9,8 m/seg2 | X = ? (Longitud de alargamiento total) |
Solución:
La distancia de alargamiento o estiramiento total está dada por F = kX
Donde F es lafuerza aplicada, en este caso el peso de la masa suspendida sobre el resorte
F1 = m1. g = kX1 | | k = 63,9 New / m |
Conociendo k, la extensión total del resorte se encuentra a partir de la situación de la fuerza equilibrada:
F = (m1 + m2).g = kX |
Así: | X = (0,30 kg + 0,50 Kg) . 9,8 m / seg2 / 63,9 New / m | X = 0,12 m = 12 cm |
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FUERZA CENTRAL
Una fuerza central...
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