5.6: Marcos y Máquinas

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Un bastidor o una máquina es una estructura de ingeniería que contiene al menos un miembro que no es un miembro de dos fuerzas.

Una viga horizontal está conectada a una viga vertical en su punto final izquierdo, a otra viga vertical en su punto final derecho, y a una viga diagonal inclinada hacia arriba y a la derecha en su punto medio. — Figura\(\PageIndex{1}\): Esta viga horizontal está conectada a otros miembros (donde existirían fuerzas normales) en más de dos ubicaciones. Por lo tanto, esta viga no es un miembro de dos fuerzas.

Una viga horizontal, que tiene una fuerza hacia abajo aplicada en su extremo derecho, está conectada en su extremo izquierdo al extremo superior de una viga vertical y en su punto medio al extremo inferior de otra viga vertical. — Figura\(\PageIndex{2}\): Esta viga tiene dos puntos de conexión, pero una fuerza está actuando sobre un tercer punto. Por lo tanto, la viga tiene fuerzas que actúan sobre ella en más de dos ubicaciones y no es un miembro de dos fuerzas.

Un marco es una estructura rígida, mientras que una máquina no es rígida. Esto significa que ninguna pieza puede moverse en relación con las otras partes en un marco, mientras que las partes pueden moverse una con relación a la otra en una máquina. Aunque hay una diferencia en el vocabulario en la descripción de marcos y máquinas, se agrupan aquí porque usamos el mismo proceso para analizar ambas estructuras.

Un taburete de madera con un asiento redondo sobre 3 patas, estando cada pata conectada a las otras dos por una sola viga horizontal. — Figura\(\PageIndex{3}\): Este taburete contiene miembros que no son de dos fuerzas (las patas) y ninguna parte puede moverse con relación a las otras partes (es rígida). Por lo tanto es un marco. Imagen de Besceh31 CC-BY-SA 2.5.

Un par de alicates de bloqueo de acero. — Figura\(\PageIndex{4}\): Este par de alicates de bloqueo contiene miembros que no son de dos fuerzas y tiene partes que pueden moverse una con relación a la otra (no es rígida). Por lo tanto es una máquina. Imagen de Duk CC-BY-SA 3.0.

Análisis de Marcos y Máquinas:

Cuando hablamos de analizar bastidores o máquinas, generalmente buscamos identificar tanto las fuerzas externas que actúan sobre la estructura como las fuerzas internas que actúan entre los miembros dentro de la estructura.

El método que utilizamos para analizar marcos y máquinas (sin nombre especial aquí) se centra en el proceso de descomponer la estructura en componentes individuales y analizar cada componente como un cuerpo rígido. Donde están conectados los componentes, la Tercera Ley de Newton establece que cada cuerpo ejercerá una fuerza igual y opuesta sobre el otro cuerpo. Cada componente será analizado como un cuerpo rígido independiente que conducirá a ecuaciones de equilibrio para cada componente, pero debido a la Tercera Ley de Newton, algunas incógnitas pueden aparecer actuando sobre dos cuerpos.

Videoconferencia que cubre esta sección, impartida por el Dr. Jacob Moore. Fuente de YouTube: https://youtu.be/QY-zWXzL7aI.