Cómo calcular las fuerzas actuantes en vigas

Escrito por davidq | Traducido por susana lópez millot
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Cómo calcular las fuerzas actuantes en vigas
Las llaves inglesas usan momentos para remover fácilmente las tuercas. (spanner image by Witold Krasowski from Fotolia.com)

Las ecuaciones de las vigas son una parte esencial de la mecánica y una estupenda forma de perfeccionar tus habilidades de matemáticas y de física. La habilidad de calcular fuerzas actuantes en vigas es fundamental en la construcción, en educación científica e incluso en mejoras básicas del hogar, como en la construcción de estanterías.

Las ecuaciones de las vigas también permiten resolver cosas desconocidas, como cuánto pesa una caja o qué largo tiene una viga, mediante la reorganización de la ecuación. Esta es una forma de ahorrar tiempo y esfuerzo si necesitas conocer el peso de un objeto fijo sin la molestia de separarlo de aquello a lo que se encuentra unido.

Nivel de dificultad:
Moderadamente fácil

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Necesitarás

  • Calculadora (si es necesario)
  • Fórmula para el momento (M = F x d)
  • Regla
  • Balanzas

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Instrucciones

  1. 1

    Dibuja un diagrama que incluya las fuerzas actuantes en la viga y el largo de la misma. Esto ayuda a visualizar el problema y permite que reúnas toda la información en una sola figura. Esto se llama a menudo diagrama de cuerpo libre en los libros de texto.

  2. 2

    Usa una balanza para determinar la fuerza actuante en el sentido de las agujas del reloj sobre la viga (si está presente), medida en Newtons (N). Si la fuerza está a la izquierda del punto de equilibrio, entonces si actúa hacia arriba (levantando) causando un momento en el sentido de las agujas del reloj. Si actúa a la derecha del punto de equilibrio provoca una fuerza hacia abajo (gravedad) que genera un momento en el sentido horario.

  3. 3

    Usa una regla para medir la distancia horizontal en metros (m) entre la fuerza horaria y el centro del punto de equilibrio, si lo hay. Llama a la distancia "dc".

  4. 4

    Usa una balanza para determinar la fuerza antihoraria, medida en Newtons (N), actuando sobre la viga, si la hay. Si la fuerza está a la izquierda del punto de equilibrio, actúa hacia abajo (gravedad) causando un momento antihorario. Si actúa a la derecha del punto de equilibrio provoca una fuerza hacia arriba (levantando) que provoca un momento en el sentido antihorario. Llama a la fuerza horaria "Fa".

  5. 5

    Usa una regla para medir la distancia horizontal en metros (m) entre la fuerza antihoraria y el centro de equilibrio, si lo hay. Llama a esta distancia "da". Por ahora tenemos: "Fc," "dc," "Fa" o "da."

  6. 6

    Calcula los momentos horarios (Mc) usando la fórmula de momentos:

    Mc = Fc x dc.

    Un momento horario es igual a la fuerza horaria multiplicada por la distancia horizontal desde el punto de equilibrio.

  7. 7

    Calcula los momentos antihorarios (Ma) usando al fórmula para de momentos:

    Ma = Fa x da

    Un momento antihorario es igual a una fuerza antihoraria multiplicada por la distancia horizontal desde el punto de equilibrio.

  8. 8

    Iguala los momentos horarios a los antihorarios para encontrar los valores donde hay equilibrio

    Fa x da = Fc x dc

    Esto es conocido en física como equilibrio.

  9. 9

    Haz xs la fuerza desconocida o la distancia el sujeto de la investigación aislando el término de un lado de la ecuación. Esto se realiza dividiendo un lado de la ecuación por la fuerza conocida o distancia.

    Por ejemplo, si quieres encontrar dc, divide la ecuación por Fc:

    dc = (Fa x da) / Fc

  10. 10

    Ingresa los números en la ecuación y resuélvela. Esto te dará la fuerza o distancia requerida para equilibrar los dos lados de la viga.

    La respuesta debe ser igual o mayor que este número si quieres levantar un objeto.

Consejos y advertencias

  • Un kilogramo (kg) es igual a 9,81 Newtons (N). Si el peso de un objeto es dado kilogramos, debe ser multiplicado por 9,81 para dar la fuerza en Newtons antes de hacer un cálculo.

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