fuerza y tension

FUERZA Y TORQUE
1-MASA (ESCALAR):
Es una medida de la Inercia de un objeto, es decir la dificultad para cambiar su
velocidad. En el sistema Internacional se medirá en kilogramos [kg]
OBS: Algunos valores típicos de masa o “peso” como se acostumbra a llamar a
la masa, son los siguientes:
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•

•

Alrededor de 800kg para un auto pequeño y alrededor de 1900kg para
un auto realmentegrande y pesado como un Mercedes
Un camión grande sin acoplado puede llegar fácilmente a los 7000kg ,
mientras que las cargas máximas para camiones pueden ir desde 16ton
para uno de dos ejes hasta 48 ton para uno de 5 ejes .
Uno de los petroleros mas grandes construidos tiene Eslora: 458,4 m,
Manga: 68,9 m, Desplazamiento: 260.851 ton y desarrolla una velocidad
de crucero de 15 nudos.Buques de carga de tamaño medio van desde las 25000 ton a las
50000 ton , mientras los denominados Panamax , los de mayor tamaño
que pueden cruzar el canal de Panamá tienen un desplazamiento medio
de 70000 ton y unos 270m de eslora.
Un contenedor estándar de 20ft tiene un peso o tara de 2.3 ton y una
capacidad de carga máxima de 28ton con dimensiones exteriores
aproximadas de 2.4m x 6m y 2.6m dealto mientras que uno refrigerado
de 20ft tiene un peso o tara de 3.2ton y una capacidad de carga de
21.8ton

2.-FUERZA (VECTOR):
Es la acción que se ejerce sobre un objeto y que puede modificar su velocidad.
En el sistema Internacional se medirá en Newton [N] con un dispositivo llamado
Dinamómetro.

Ejemplo: Determinar la magnitud y
dirección de la resultante, sabiendo que
susmagnitudes son 12N, 9N 3N y 8N
respectivamente.

3.-TORQUE O MOMENTO DE TORSION DE UNA FUERZA (VECTOR):
Es un vector que mide la efectividad de una fuerza, para producir rotación en
torno a un eje tal como se ve en la figura:

Vectorialmente el torque se define como:


Donde:
: Vector Fuerza que produce la rotación [N]
: Vector posición del punto de aplicación de la fuerza[m]
: Vectortorque que apunta en sentido del eje de rotación [Nm]
Claramente de la definición vemos en la figura que la Dirección de
Coincide
con el Eje de Rotación en dirección +Z , y es perpendicular al plano que
forman

, ambos en el plano XY .

OBS: El sentido del “vector” torque, hacia arriba o hacia abajo, se puede
obtener mediante la regla de la mano derecha, lo que además entrega el
sentido derotación del cuerpo.

5.-EL TORQUE EN COMPONENTES:
El torque como cualquier vector tendrá
componentes en cada uno de los ejes de
coordenadas, los que están dados por:

τx = y FZ – z FY
τy = z FX – x FZ
τz = x FY – y FX
Donde:
r = xi + yj +zk ( Vector que va del origen al punto de aplicación de la fuerza)
F = FX i+ FY j + FZ k (Vector fuerza)
Ejemplo: La fuerza F2 =3i se aplica en elpunto (5, 5) .Determinar el vector
torque. Mostrar la situación en forma grafica

Ejemplo: Si la carga es de 100kg, determinar el las
componentes del vector torque respecto de la pared
y su magnitud

6.-EL TORQUE EN MAGNITUD:
Es usual e los problemas más simples trabajar solo con la magnitud del torque,
asumiendo conocida su dirección, obtenida fácilmente con la regla de la mano
derecha:|τ | = Fr senθ

Donde:

r: Distancia entre el eje(O) y el punto de aplicación de la fuerza (p) [m]
F : Fuerza aplicada [N]

θ : Angulo menor entre la proyección del radio y la fuerza
τ : Torque de la fuerza respecto de “o” [N*m ]

Ejemplo: Determinar el torque de la fuerza respecto de los puntos B y C.

OBS: El torque se considera positivo si realiza el giro contra el sentido delreloj
de dicho plano .Además es claro de su definición que es máximo si θ = 90º y

nulo si θ = 0 o 180º con toda un secuencia de valores intermedios, que
aumentan con el radio de giro tal como se ve con las puertas de la figura:

7.-BRAZO DE UNA FUERZA (Lever Arm):
El brazo “b” es un parámetro que permite a veces el cálculo de la magnitud del
torque de manera simple y se define como la...