ESFUERZO Y DEFORMACION POR PESO PROPIO Y FUERZA DE INERCIA Alargamiento total para una pieza sometida a una fuerza externa Para los alargamientos totales debido a la deformación producida por una fuerza externa (despreciando su propio peso), la fórmula a utilizar es: δ = PL/AE (siendo δ, el alargamiento total; P, la fuerza que actua; L, la longitud; A, la sección y E, el módulo de elasticidad.) Alargamiento de una estructura debido a su propio peso En el caso del estudio de alargamiento de una estructura debido a su propio peso, la fórmula a utilizar es: δ = W L / 2AE donde W es la fuerza actuante .
FATIGAS Y DEFORMACIONES PRODUCIDAS EN UNA BARRA POR SU PROPIO PESO Al estudiar el caso de la extensión de una barra (figura 1) hemos considerado solamente el efecto debido a la carga P, si la longitud de la barra es grande ,su propio peso puede producir una fatiga adicional considerable, que debe tenerse en cuenta En este caso la fatiga se produce en la seccion recta superior. Representando “Y” el peso por unidad de volumen de la barra, el peso total sera “AYL” y la maxima fatiga vendra dada por la expresion def max = (P + AYL) /A = (P / A) + YL
FUERZA DE INERCIA •
La fuerza de inercia -Fi- es la que actúa sobre la masa cuando un cuerpo está sometido a una aceleración y sólo es detectable por lo que está ligado a ese sistema acelerado. Inercia mecánica
La inercia mecánica es la tendencia de los cuerpos a mantener el estado de movimiento o reposo en el que se encuentran. El cual no se modifica a menos que actúen fuerzas externas sobre su masa. También puede considerarse la inercia como la tendencia de los cuerpos a mantener su estado, sea de reposo o de movimiento, hasta que una fuerza externa modifique dicho estado. •
De acuerdo con la evidencia empírica, un cuerpo de masa m, al que se le aplica una fuerza cambia su estado de movimieto acelerándose, de acuerdo con la segunda ley de Newton, este hecho se expresa matemáticamente por la relación: F=m.a
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Donde F es la fuerza y a la aceleración medidas desde un sistema inercial cualquiera. Esta fuerza que aparece en la ecuación puede ser interpretada como la inercia o resistencia que el cuerpo opone a ser acelerado, razón por la cual se llama fuerza de inercia. Coincide con la fuerza que notaríamos si nosotros mismos tratáramos de empujar un cuerpo de masa m y con la aceleración de . Obviamente cuanto más masa tenga un cuerpo tanta más fuerza de inercia tendrá, y cuanto mayor sea la aceleración que queramos imprimirle mayor será su inercia, esta fuerza a vencer, la inercia, tendrá que ser compensada con la fuerza aplicada al cuerpo, que será la causa de su aceleración
EJEMPLO: •
A continuación se explica un ejemplo detallado. El observador en reposo es O y el acelerado es O', en el caso de ausencia de rozamiento.
Movimiento de un pasajero (en verde) que se encuentra en el interior de un autobús que acelera visto por un observador inercial O y por un observador no inercial O' que se encuentra en el interior del autobús. Entre el pasajero y el suelo no hay rozamiento •
Desde el punto de vista de O el pasajero está en reposo y es el autobús el que se acerca a la parada con aceleración a. Esta observación es coherente con la segunda ley de Newton, ya que la fuerza resultante que actúa sobre el pasajero es nula y por tanto su aceleración también lo es.
Fuerzas que actúan sobre el pasajero desde el punto de vista de O
Fuerzas que actúan sobre el pasajero desde el punto de vista de O' •
Sin embargo, O' percibe que el pasajero se aleja de él con aceleración a, y esta aceleración debe estar provocada por una fuerza. La fuerza Fi (en rojo en la figura) que percibe O' es una fuerza de inercia, ya que no está producida por ninguna interacción física sino que es consecuencia únicamente de que el observador tiene aceleración.
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De todo ello se desprende que: las fuerzas de inercia sólo son percibidas por observadores no inerciales.
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Cuando hay rozamiento entre los pies del pasajero y el suelo del autobús, el diagrama de fuerzas sería el siguiente:
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Y por ello, al ir en autobús tenemos la sensación de que nos vamos hacia atrás cuando el autobús acelera y hacia delante cuando frena.
EJEMPLOS:
