Autor Tema: Hallar la tensión de la cuerda...

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08 Agosto, 2008, 06:15 pm
Respuesta #10

EnRlquE

  • Lathi
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Hola.

Braguildur, tu método está correcto. Creo que Jabato apunta a que, cuando se tratan problemas de estática, se tienen que resolver tanto las fuerzas resultantes nulas como los torques nulos. Eso es lo que garantiza el equilibrio. En concreto, una condición necesaria, pero no suficiente, sería que la tensión valga lo que tiene que valer para anular la 2da ecuación cardinal.

Luego queda un sistema determinado que nos da las reacciones de la articulación, pero el problema solo pide la tensión.

 Si, de acuerdo Quimey.

Hola!
Jabato, ¿no te parece que sería bueno que detallaras un poco más tu método? Quien abrió este hilo quizás no conozca el principio de movimientos de fuerzas.

 Ahh, ya veo por que no entraba en razón... tal vez sea que yo no tampoco conozco ese principio  :D, si alguien sabe dónde puedo encontrar información acerca de él, se lo agradecería.

Saludos.

08 Agosto, 2008, 06:30 pm
Respuesta #11

Jabato

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Bueno, no tengo inconveniente en detallarlo pero la idea es muy simple, no tiene ningún misterio, es solo una aplicación de pura lógica. Veamos supongamos un sistema de fuerzas formado por n+1 fuerzas en la que cada una presenta un determinado momento respecto a un punto, A, la condición de equilibrio del sistema exige que:

\( \displaystyle\sum_{i=0}^n{F_i=0} \)                  \( \displaystyle\sum_{i=0}^n{M_i}=0 \)

Ahora bien yo puedo elegir una fuerza, elegiré en este caso F0, y substituirla por otro sistema de k fuerzas virtuales que sea equivalente:

\( F_0=\displaystyle\sum_{i=1}^k{f_i} \)                  \( M_0=\displaystyle\sum_{i=1}^m{m_i} \)

sin que eso afecte al resto de fuerzas y sin modificar las condiciones de equilibrio ya que la resultante del sistema sigue siendo nula y el momento resultante también.

En el ejemplo de aplicación yo susbtituí el peso de la barra por un sistema de dos fuerzas cuya resutante era igual a dicho peso y cuyo momento resultante era igual al momento del peso de la barra, en consecuencia el resto de las fuerzas actuantes en el sistema no puede resultar modificado. Este es todo el misterio que tiene la cosa. No hay más.

Saludos, Jabato.

08 Agosto, 2008, 06:40 pm
Respuesta #12

EnRlquE

  • Lathi
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Hola.

 Ya veo, era a eso, pero nuevamente no veo cómo te deshaces de las fuerzas en \( A \) con ese razonamiento y sin usar momentos para encontrar la tensión  ???. Quisiera tener claro esto, me parece que el punto esta cuando mencionas que

Citar
...y la otra mitad aplicada en A y que es absorbida por el vínculo con la pared,...

 Justo ahi es que no comprendo como ya no consideras más la parte del peso que actua en \( A \) y la componente vertical de la reación de la pared en la articulación sin el argumento de los momentos  :-\.

Saludos.

08 Agosto, 2008, 08:18 pm
Respuesta #13

Jabato

  • Visitante
Pues yo creo que ya te lo he explicado, no sé que más puedo decirte. Intentaré algo a ver si con eso consigo aclararte las ideas.

Lo que tu afirmas del vínculo no es cierto, el vínculo está actuando siempre, en todo caso, y debe de tenerse en cuenta a la hora de resolver el problema, lo que ocurre es que éste es tan sencillo que se resuelve casi sin hacer cálculos, pero la reacción de la pared existe, es real y está ejerciendo una acción que debe tenerse en cuenta. Si en lugar de la pared existiera el soporte de una balanza ó un resorte podríamos medir cual es el valor de esa reacción. Hagamos entonces un análisis completo del problema, identificando las acciones y las reacciones que intervienen.

Analizaré primero el vínculo que es la parte más complicada del asunto, desde luego la pared se opone a que el punto A se desplace en cualquiera de los sentidos, por lo tanto el punto A debe considerase inamovible, tanto en un sentido como en otro, pero dicho vínculo es tal que permitirá que la barra gire. Bien, entonces el cálculo que hiciste fué correcto ya que al considerar que la suma de momentos fuera nula impediste el movimiento de la barra en el único sentido en que podía hacerlo, es decir impediste su giro alrededor del punto A. Tu resultado es por lo tanto correcto.

Ahora bién, el mío también lo es, de hecho ambos coinciden, y sin embargo yo no usé momentos. Puede parecer contradictorio pero no lo es y ahí va mi explicación. Al hacer la descomposición de fuerzas que hice reduje el sistema de tres fuerzas a uno de cuatro, en el que tres de ellas son centrales, actuando las tres en el punto B, y la cuarta actua en A. Esta última, calculando momentos respecto a A anula su momento, y las otras tres no lo anulan, pero imponiendo la condición de que su resultante se anule, el momento se anulará también de forma automática por actuar las tres en el mismo punto:

\( \mathbf{M_T}=\displaystyle\sum_{i=1}^3{}\mathbf {AB\times F_i}=\mathbf{AB}\times\displaystyle\sum_{i=1}^n{\mathbf F_i} \)

por eso me bastó establecer la condición de que las tres fuerzas concurrenes en B se anularan para resolver el problema. Como el vínculo de A impedirá cualquier desplazamiento horizontal de la barra, me basta con anular la suma de sus componentes verticales, que es lo que hice, resolviendo así correctamente el problema, desde luego utilicé momento de forma implícita, eso es inevitable por las leyes de la estática, pero no tuve que hacerlo de forma explícita, fue suficiente hacer una sencilla descomposición del peso de la barra (similar a las que se ralizan en el plano inclinado, aunque en estática deben conservarse la resultante y el momento, son digamos ... trucos de ingeniero) y anular entonces la componente vertical de las fuerzas concurrentes en B, simplificando considerablemente el cálculo. Pero la verdad es que me está costando mucho más explicarlo que hacerlo, lo hice casi sin pensarlo, son tantos los ejercicios de estática que uno ha hecho en su vida que cuesta más, mucho más, pensarlo que hacerlo.

¿Te quedaste ya satisfecho con la explicación Brag? Espero que sí.

Saludos, Jabato.

08 Agosto, 2008, 10:52 pm
Respuesta #14

escarabajo

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Me gustaría comentar algo más.

Braguildur, en un rígido actuando un conjunto de fuerzas(esto es algo que ya mencionó Jabato de pasada) se puede obtener un conjunto de fuerzas diferente, y que sea equivalente al primero. Eso último significa que el efecto que produce ese conjunto "nuevo" de fuerzas es el mismo que el primero.

Por ejemplo, imaginate un disco, y sobre el actuando este conjunto de fuerzas:



El efecto de este conjunto de fuerzas es que el disco rote, y se traslade. Ahora, uno podría tomar este otro conjunto de fuerzas:



Donde \( \vec{M} \) es un vector saliente que representa un momento sobre el disco en esta dirección, y de valor \( M=2FR \). (R radio del disco).

Esto es no más para mostrarte que se puede modificar la disposición de las fuerzas, logrando el mismo resultado físico, pero que en algunos casos puede simplificarte la vida al estudiar el comportamiento del cuerpo.

Ahora, creo que te va a resultar facil entender que si tenés una barra sometida a unicamente 2 fuerzas, entonces la única posibilidad de que este cuerpo pueda estar en equilibrio, es que la linea de acción de ambas fuerzas tengan la dirección de la barra.(en este caso, horizontales).

Lo que termina haciendo Jabato es en definitiva esto mismo(si interpreto bien su razonamiento), en B se tiene una fuerza, y en A se tiene otra. Como este rígido está sometido a 2 fuerzas, la forma en que puede estar en equilibrio es que las fuerzas estén en la dirección de la barra, y por lo tanto no puede haber componente en la dirección vertical.

Saludos.
"Escapar sólo no es interesante...minimo tienen que ser dos".

08 Agosto, 2008, 11:41 pm
Respuesta #15

Jabato

  • Visitante
Bueno Quimey no es exactamente esa la explicación de la maniobra que realicé. Veamos trataré de poner un ejemplo simple, con una sola fuerza, a ver si soy capaz de hacerme entender. Supongamos una fuerza de valor F que presenta un momento de valor M respecto a un punto A, conocido. Tdos los que conocemos algo de física sabemos que una fuerza siempre puede descomponerse en suma de dos ó mas, pero cuando estamos hablando de sólidos ó sistemas complejos en que las posibilidades de movimiento abarcan no solo las traslaciones sino también las rotaciones, incluso en el espacio, la forma de descomponer una fuerza en sus componentes debe ser algo más específica que cuando se trata de la dinámica del punto, ya que en este caso es importante no solo saber la magnitud y la dirección de una fuerza sino el punto en que dicha fuerza resulta aplicada puesto que en general esa fuerza presentará un momento respecto de A. Si a la hora de descomponer la fuerza en sus componente todas ellas se aplican al mismo punto no pasa nada ya que el momento total sera igual a la suma de las momentos de cada una de las fuerzas, pero si los puntos de aplicación de cada una de las componentes son distintos la descomposición debe hacerse de forma que la resultante y el momento total sean invariantes antes y después de la descomposición, por lo tanto a la hora de considerar la descomposición de una fuerza en sus componentes deben mantenerse las ecuaciones:

\( \displaystyle\sum_{i=1}^n{F_i}=F \)           \( \displaystyle\sum_{i=1}^n{M_i}=M \)

Siempre que se respeten estas dos condiciones los sistemas obtenidos antes y después de la descomposición serán mecanicamente equivalentes.

Lo novedoso de este tema, y es lo que creo que os desorienta, es que a la hora de descomponer una fuerza en sus componentes puede ocurrir que cada una de las componentes se aplique en puntos distintos, pero no hay porqué preocuparse, no pasa nada siempre que se respete la invarianza de la resultante y del momento total.

Resumiendo, lo que hice fue simplemente descomponer una fuerza en suma de dos vectors, aplicando dichas componentes en puntos distintos pero respetando las condiciones de invarianza de la resultante y del momento total, con lo que los sistemas obtenidos son equivalentes. No es tan complicado de entender creo yo, y es una técnica, recurso, truco, que los ingenieros mecánicos usan a menudo para el cálculo de estructuras y similares. Lo que me extraña es que sea tan novedosa para algunos. Está en la mayoría de libros de mecánica que se precien.

Saludos, Jabato.

09 Agosto, 2008, 01:32 am
Respuesta #16

escarabajo

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Ok. Estoy totalmente de acuerdo, y desde un principio creo haberte entendido. El asunto está en como rematas el problema, y creo que eso es lo que despista a Braguildur(lo de anular la componente vertical en el punto B).

Yo estaba tratando de justificar justamente ese paso de anular la componente vertical en B, que creo que viene por el lado de la barra sometida a 2 fuerzas, porque uno podría sumar las reacciones que están aplicadas en A, y  por otro lado en B, y lo que tendriamos es la barra sometida a  2 fuerzas, aplicadas en A y en B. Luego, necesariamente las componentes verticales de esas fuerzas deben ser nulas, y por supuesto, las horizontales iguales y opuestas. A los efectos de determinar la tensión solo hay que imponerlo en el punto B, pero logicamente también deben cumplirse el resto de las condiciones para el equilibrio.

Ahora, si ese razonamiento no es el que utilizas para rematar el problema, entonces también me despistas a mi. :D

Saludos.


"Escapar sólo no es interesante...minimo tienen que ser dos".

09 Agosto, 2008, 01:44 am
Respuesta #17

Jabato

  • Visitante
Por supuesto que ese es el razonamiento que empleo, si que me has entendido, y lo digo en el mensaje en que resolví el problema, voy a insertar la cita:

No hay que aplicar momentos, no es necesario, basta darnos cuenta que las componentes verticales de las fuerzas que intervienen deben anularse, el peso de la barra puede descomponerse en suma de dos mitades, una mitad aplicada en B y la otra mitad aplicada en A y que es absorbida por el vínculo con la pared, las fuerzas horizontales quedan absorbidas por la barra que se supone admite una resistencia a la compresión muy grande, por lo tanto:

Lo dice con todas las letras, por supuesto se supone que el vínculo y el muro no se caen, pero eso creo que no hace falta decirlo, supongo claro.

"las fuerzas horizontales quedan absorbidas por la barra que se supone admite una resistencia a la compresión muy grande"

¿debi añadir "y suponiendo que el muro no se cae"? ???

Saludos, Jabato.

09 Agosto, 2008, 01:49 am
Respuesta #18

escarabajo

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  • Quimey
¿debi añadir "y suponiendo que el muro no se cae"?

Hay que suponer que el muro no cae, claro ;D.....y también que la tierra detenga su movimiento. >:D

Jajaja.

Saludos.
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09 Agosto, 2008, 06:31 am
Respuesta #19

EnRlquE

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Hola.

 Bueno entiendo perfectamente lo que me acaban de explicar acerca de que es posible reemplazar un conjunto de fuerzas por otro equivalente que realiza el mismo efecto, además lo de la resultante en la horizontal y vertical esta completamente claro. Mi único inconveniente es esto

Citar
...y lo que tendriamos es la barra sometida a  2 fuerzas, aplicadas en A y en B. Luego, necesariamente las componentes verticales de esas fuerzas deben ser nulas,...

 Que según Jabato se puede asegurar sin aplicar momentos, de hecho eso es cierto pero para yo poder justificarlo aplico momentos, y me gustaría entender por completo el razonamiento que estan usando Quimey y Jabato que al parecer nos ayuda a concluir solamente con la primera condición de equilibrio.

Saludos.