Cargas distribuidas
Introducción
¡Hola, qué tal tu día!, espero que sea fantástico.
Es para mi un gran honor saludarte y tenerte en esta clase a la cual te doy la bienvenida. En esta sesión revisaremos los procedimientos para la obtención de la resultante de las fuerzas o cargas distribuidas. Te recuerdo que en esta sesión se utilizarán los conceptos y procedimientos vistos en la clase anterior para calcular el centro de gravedad de las cargas distribuidas. Este tema se conecta directamente con las aplicaciones relacionadas al diseño estructural de armaduras que deben sostener materiales continuos como agua o nieve que presentan una distribución uniforme o no uniforme de peso.
Espero que el contenido de esta sesión sea de tu agrado y la disfrutes.
Comencemos.
Desarrollo del tema
Cargas distribuidas en vigas
El concepto del centroide de un área puede utilizarse para resolver otros problemas distintos a los relacionados con los pesos de placas planas. Por ejemplo, si se considera una viga que soporta una carga distribuida; esta carga puede estar constituida por el peso de los materiales soportados directa o indirectamente por la viga o puede ser ocasionada por el viento o por una presión hidrostática, en todos los casos anteriores a la distribución de las fuerzas se le conoce como carga distribuida.
La magnitud de la fuerza ejercida sobre un elemento de viga de longitud dx es dW =wdx, y la carga total soportada por la viga es:
la carga W es igual en magnitud al área total A bajo la curva de carga:
Ahora se procede a determinar dónde debe aplicarse, sobre la viga, una sola carga concentrada W, de la misma magnitud W que la carga distribuida total.
Sin embargo, debe aclararse que esta carga concentrada W, la cual representa la resultante de la carga distribuida dada, es equivalente a esta última sólo cuando se considera el diagrama de cuerpo libre de toda la viga.
En este sentido, una carga distribuida que actúa sobre una viga puede reemplazarse por una carga concentrada, la magnitud de dicha carga es igual al área bajo la curva de carga y su línea de acción pasa a través del centroide de dicha área.
Fuerzas sobre superficies sumergidas
El procedimiento usado en la sección anterior puede emplearse para determinar la resultante de las fuerzas de presión hidrostática ejercidas sobre una superficie rectangular sumergida en un líquido.
La carga ejercida sobre un elemento de la placa de longitud dx es w dx, donde w es la carga por unidad de longitud. Sin embargo, esta carga también puede expresarse como pdA=pbdx, donde p es la presión manométrica en el líquido y b es el ancho de la placa; por tanto, w=bp. Como la presión manométrica en un líquido es p=γh, donde es el peso específıco del líquido y h es la distancia vertical a partir de la superficie libre, se concluye que:
lo cual demuestra que la carga por unidad de longitud w es proporcional a h y, por tanto, varía linealmente con x.
La resultante R de las fuerzas hidrostáticas ejercidas sobre un lado de la placa es igual en magnitud al área trapezoidal bajo la curva de carga y su línea de acción pasa a través del centroide C de dicha área. El punto P de la placa donde se aplica R se conoce como el centro de presión.
Saber que conocer los procedimientos conlleva a realizar aplicaciones en la ingeniería química de forma segura y a valorar sus conocimientos adquiridos en el curso con la finalidad de crear una actitud de responsabilidad en la vida profesional.
Conclusión
En resumen, recuerda que es muy importante la comprensión de los conocimientos y procedimientos para calcular la resultante de una carga distribuida y poder comenzar a diseñar estructuras correctamente. Así mismo, los conocimientos adquiridos sirven para el cálculo de fuerzas que un fluido ejerce sobre una superficie, consideraciones importantes para el diseño de equipos utilizados en la ingeniería química.
Recuerda que puedes apoyarte en cualquier momento del material reportado en las fuentes de información.
¡Te felicito por tu logro! Te invito a continuar con tu proceso formativo realizando y mandando la actividad asignada a esta clase. “Perseverar es sinónimo de tenacidad, no decaigas sigue perseverando en tu educación” Te encuentro en la siguiente clase. Hasta luego.
Fuentes de información
- Beer, F., y Johnston, E. R. (2010). Mecánica Vectorial para Ingenieros; Estática. (6a ed.). México: Mc Graw Hill. Pp. 248-258.
- https://campusdigital.ugto.mx/pluginfile.php/373382/mod_resource/content/3/SESI%C3%93N%206.pdf
- https://www.youtube.com/watch?v=93ZkpVM6xpo
- https://www.youtube.com/watch?v=1H5llr3Cpzc