Introduccion de estructuras estereas, fuerzas de inercia y factor de carga
Estructuras
estéreas
Una estructura esterea o también conocida como
estructura espacial es nada más ni nada menos que aquella estructura que
se presenta en tres dimensiones y su
distribución de carga es equilibrada, es decir, entre cada elemento no existe
un grado de superioridad. La principal característica de esta estructura es su ligereza y aporta una gran rigidez.
 |
techo metaaalico
|
 |
| barras colineales y no colineales |
Regla 3: si un
nudo confluyen fuerzas y barras que están contenidas en un plano, excepto una
barra que se sale de ese plano; esa no trabaja
 |
componentes de las fuerzas
3n- a=b posiblemente Isostática
3n- a >b
posiblemente Mecanismo
3n- a< b
posiblemente Hiperestática
Okey ya simplificamos
la estructura, ahora como obtener las fuerzas de cada barra?
Solo tenemos que
acordarnos un poco de mecánica y resistencia de los materiales en donde se
tiene:
|
Método clásico:
Aquí se traslada las
fuerzas al plano con respecto a los ángulos que se forma.
Método de las componentes:
Aquí se utiliza de las sumatorias de fuerzas y momentos para obtener una que otra fuerza y luego aplicar las formulas, es decir, se aplica sumatoria de momento en un eje (eje:x,y,z) en donde se eliminen la mayor cantidad de fuerzas, luego se realiza sumatoria de fuerzas en el eje seleccionado y te aseguro que encontraras una de las fuerzas que deseas encontrar, y por ultimo simplemente te vales de la fórmula para así encontrar las otras fuerzas que te faltan.
Método de los vectores
Este método se basa en primeramente encontrar las coordenadas de cada
fuerza, estas coordenadas se convierten en vectores (i,j,k) para así sacarle el
modulo al vector posición, luego dividir el vector posición entre su módulo y
por ultimo aplicar sumatoria de fuerzas con respecto a cada vector, lo cual te
generara tres ecuaciones con tres incógnitas, al resolver este sistema de
ecuaciones encontraras las fuerzas de cada barra.
Entonces:
r0A=
-i +2k
Luego
vendría la sumatoria de fuerzas en cada eje.
Ahora bien, si se supone el
estudio y análisis de una aeronave como un sistema estructural estéreo, es
lógico preguntarnos: ¿qué fuerzas actúan sobre este..? Podemos hablar
inicialmente de las fuerzas aerodinámicas, como la sustentación, resistencia,
empuje o tracción… No olvidemos el peso. Pero existen otras, claro que sí.
Veamos ahora una fuerza ficticia que
aparece cuando un cuerpo experimenta una aceleración o una deceleración. La
fuerza de inercia actúa siempre en sentido opuesto al de la
aceleración; si un cuerpo se halla sometido a una aceleración, se comporta como
una fuerza resistente, mientras que si un cuerpo experimenta una deceleración,
se comporta como una fuerza motriz y favorece la continuación del movimiento.
Fuerza de Inercia
y factor de carga
La fuerza de inercia es una fuerza ficticia
que se presenta en un cuerpo que se encuentra en estado de aceleración o
desaceleración, pero si decimos que es ficticia como puede afectar un cuerpo?
Bueno esta fuerza la podemos ver en nuestro dia a dia, como por ejemplo, cuando
se está en un automóvil y este frena, la fuerza que hace que nos vayamos hacia
adelante es la fuerza de inercia, por eso se dice que es ficticia
porque a pesar de que no hay una fuerza como tal que nos esté empujando se sabe
que ella es la causante de ese movimiento
 |
| Efecto de la inercia |
A nivel
aeronáutico es la que clavan al astronauta contra su asiento en el despegue del
cohete, también son las que pueden lograr que el piloto se desmaye al realizar
un bucle cerrado, es decir la fuerza de inercia se encuentra en cada momento de
nuestra vida, pero como calcularla? La fuerza de inercia se basan en la ley de
newton en donde establece que:
∑F=ma
Pero debido a que
se está trabajando en equilibrio dinámico se puede decir que
es como si estuviéramos congelando el momento en donde se encuentra el cuerpo a estudiar y allí en ese punto calculando las fuerzas que actúan ella, por lo que no podemos confundirnos con el equilibrio estático.
es como si estuviéramos congelando el momento en donde se encuentra el cuerpo a estudiar y allí en ese punto calculando las fuerzas que actúan ella, por lo que no podemos confundirnos con el equilibrio estático.
Observador inercial y no inercial
Te Podrías preguntar porque esta
fuerza actúa en nosotros como es el caso del automóvil deteniéndose y no en el automóvil como tal; esto se debe a que
existen dos tipos de observadores el inercial y el no inercial. Esto está
asociado a un sistema de referencia en donde el observador no se mueve respecto
a su sistema de referencia propio,
es decir, un observador que se mueva de manera uniforme respecto a este primero será un observador inercial asociado a un sistema de referencia inercial y viceversa.
es decir, un observador que se mueva de manera uniforme respecto a este primero será un observador inercial asociado a un sistema de referencia inercial y viceversa.
Factor de carga
Ahora, además de las cuatro fuerzas que actúan en un avión y de las fuerzas inerciales también se encuentra un fenómeno que actúa en un aeronave que hace que aumente el peso de la aeronave con respecto a la maniobra de vuelo que se realice, este fenómeno se llama factor de carga, el cual se expresa:
N=L/W
En donde
N: factor de carga
L: sustentación
W: peso
N=L/W
En donde
N: factor de carga
L: sustentación
W: peso
 |
| Factor de carga |
Es decir cualquier fuerza aplicada a un
avión para desviar su trayectoria de vuelo recto, si decimos que se tiene un
factor de carga igual a 2 en una maniobra, esto quiere decir que en la aeronave
se aumenta dos veces el peso de la aeronave en dicha maniobra.
 |
| Maniobra de vuelo: looping |
Ahora imaginemos que se tiene
un avión, el cual se encuentra realizando un viraje ideal, las fuerzas de
inercia irían como se muestra en la figura:
Espero te haya sido de utilidad este articulo, ¡exitos!... te invitamos a visitar los otros artículos de este blog los cuales aplican lo antes ya mencionado a través de ejercicios
Comentarios
Publicar un comentario