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Al diseñar una estructura como un edificio o un puente, es importante comprender las muchas fuerzas que se aplican a los elementos estructurales, como vigas y varillas. Dos fuerzas estructurales especialmente importantes son la desviación y la tensión. La tensión es la magnitud de una fuerza que se aplica a una barra, mientras que la desviación es la cantidad que la barra se desplaza bajo una carga. El conocimiento de estos conceptos determinará qué tan estable será la estructura y qué tan factible es usar ciertos materiales al construir la estructura.
Tensión en la barra
Dibuje un diagrama de la barra y configure un sistema de coordenadas (por ejemplo, las fuerzas aplicadas a la derecha son "positivas", las fuerzas aplicadas a la izquierda son "negativas").
Etiquete todas las fuerzas que se aplican al objeto con una flecha que apunta en la dirección en que se aplica la fuerza. Esto es lo que se conoce como un "diagrama de cuerpo libre".
Separe las fuerzas en componentes horizontales y verticales. Si la fuerza se aplica en ángulo, dibuje un triángulo rectángulo con la fuerza que actúa como hipotenusa. Use las reglas de trigonometría para encontrar los lados adyacentes y opuestos, que serán los componentes horizontal y vertical de la fuerza.
Para encontrar la tensión resultante, sume las fuerzas totales sobre la barra en las direcciones horizontal y vertical.
Desviación de la barra
Encuentra el momento flector de la barra. Esto se encuentra restando la longitud de la varilla L por la variable de posición z, y luego multiplicando el resultado por la fuerza vertical aplicada a la varilla, denotada por la variable F. La fórmula para esto es M = F x (L - z).
Multiplique el módulo de elasticidad de la viga por el momento de inercia de la viga sobre el eje no simétrico.
Divida el momento flector de la barra del Paso 1 por el resultado del Paso 2. El resultado resultante será una función de la posición a lo largo de la barra (dada por la variable z).
Integre la función del Paso 3 con respecto a z, con los límites de integración siendo 0 y L, la longitud de la barra.
Integre nuevamente la función resultante con respecto a z, con los límites de integración que nuevamente varían de 0 a L, la longitud de la barra.