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Estática

Marcos y máquinas

Miembros de fuerzas múltiples, desmembrar en pasadores, el par acción-reacción del pasador, resolver un marco viga-puntal, la ventaja mecánica de una máquina

A diferencia de una cercha, un marco o una máquina tiene miembros que toman fuerza en tres sitios o más, así que esas fuerzas ya no siguen la línea de la barra. El movimiento es desarmar la estructura en los pasadores y escribir el equilibrio de cada pieza por su cuenta. En un solo bloque las incógnitas se desbordan, y partido las ecuaciones casan.

Enciende una tercera fuerza y el carácter cambia. Cuando un miembro toma fuerza en tres puntos ya no puede empujar solo a lo largo de su línea, se flexiona y toma cortante, y eso es un miembro de varias fuerzas. A diferencia de un miembro de dos fuerzas, el momento y el cortante se quedan los dos.

Desarma un marco en los pasadores y cada miembro tiene su propio diagrama de cuerpo libre, y una fuerza de pasador ocupa el sitio donde las piezas se tocaban. Cuantas más piezas, más ecuaciones, y las fuerzas de pasador unen los dos lados.

En un pasador compartido los dos miembros se empujan con fuerzas de igual tamaño y sentido contrario. Cambia el miembro y la fuerza del pasador solo invierte el signo, siguiendo la 3.ª ley de Newton. Fijas un lado y el otro queda fijado con él.

Arrastra la carga y queda claro adónde va la fuerza. El tornapunta es un miembro de dos fuerzas, así que una sola ecuación de momentos en la viga da la fuerza del tornapunta, y crece junto con la carga P. Reducirse a una incógnita a lo largo de la línea es para lo que sirve el tornapunta.

Una máquina es un aparato que cambia distancia por fuerza. Arrastra la entrada y la palanca crece la fuerza según la razón de las longitudes de los brazos, y eso es la ventaja mecánica. Una fuerza grande se planta en el lado corto, y una fuerza pequeña en el lado largo.

En la prácticaLos marcos y las máquinas tienen miembros de varias fuerzas que toman fuerza en tres puntos o más, así que a diferencia de una cercha las fuerzas no siguen la línea del miembro. La solución es el despiece. Dibuja un diagrama de cuerpo libre para cada miembro y aplica ΣFx=0, ΣFy=0 y ΣM=0, recordando solo que un pasador compartido da a los dos miembros fuerzas de igual tamaño y sentido contrario. Reconoce un miembro de dos fuerzas, un tornapunta o un enlace, y esa fuerza de pasador se reduce a una incógnita a lo largo de la línea. Un marco se hace para quedarse quieto, y una máquina usa el mismo equilibrio para cambiar movimiento por ventaja mecánica. Después, la carga distribuida convierte estas cargas puntuales en carga tendida a lo largo de una longitud.
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