MECÁNICA PARA INGENIEROS. PRÁCTICAS Y PROBLEMAS RESUELTOS

MECÁNICA PARA INGENIEROS. PRÁCTICAS Y PROBLEMAS RESUELTOS

Mecánica para ingenieros. Prácticas y problemas resueltos Ramón Peral Orts Abel R. Navarro Arcas José M. Marín López ISBN: 978-84-9948-113-5 Depósito legal: A-178-2010 Edita: Editorial Club Universitario. Telf.: 96 567 61 33 C/ Cottolengo, 25 San Vicente (Alicante) www.ecu.fm Printed in Spain Imprime: Imprenta Gamma. Telf.: 965 67 19 87 C/ Cottolengo, 25 San Vicente (Alicante) www.gamma.fm gamma@gamma.fm Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de este libro puede reproducirse o transmitirse por ningún procedimiento electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, grabación magnética o cualquier almacenamiento de información o sistema de reproducción, sin permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright.

ÍNDICE PREFACIO... 5 BLOQUE I. ESTÁTICA... 7 Práctica 1. Cables bajo la acción de cargas concentradas... 7 1.1.1. Introducción... 7 1.1.2. Objetivo... 8 1.1.3. Fundamentos... 8 1.1.4. Procedimiento... 13 1.1.5. Se pide... 14 Práctica 2.Viga biapoyada... 15 1.2.1. Introducción... 15 1.2.2. Objetivo... 15 1.2.3. Fundamentos... 15 1.2.4. Procedimiento... 16 1.2.5. Se pide... 17 Práctica 3. Análisis experimental de una cercha... 21 1.3.1. Introducción... 21 1.3.2. Objetivo... 21 1.3.3. Fundamentos teóricos... 21 1.3.4. Procedimiento... 24 1.3.5. Se pide... 26 Problema 1... 27 Problema 2... 29 Problema 3... 32 BLOQUE II. CINEMÁTICA... 35 Prácticas 1, 2, 3. Mecanismo de 4 barras, mecanismo biela-manivela, mecanismo doble deslizadera... 35 2.1.1. Objetivo... 35 2.1.2. Fundamentos... 35 2.1.3. Procedimiento... 38 2.1.4. Se pide... 42 Problema 1... 46 Problema 2... 48 Problema 3... 50

BLOQUE III. CINÉTICA... 53 Práctica 1A y 1B. Péndulo de Maxwell y suspensión bifilar... 53 3.1A.1. Objetivo... 53 3.1A.2. Fundamentos... 53 3.1A.3. Procedimiento... 56 3.1A.4. Se pide... 57 3.1B.1. Objetivo... 58 3.1B.2. Fundamentos... 58 3.1B.3. Procedimiento... 62 3.1B.4. Se pide... 63 Práctica 2. Cálculo del coeficiente de rozamiento... 64 3.2.1. Objetivo... 64 3.2.2. Fundamentos... 64 3.2.3. Procedimiento... 66 3.2.4. Se pide... 68 Práctica 3. Vibraciones con sistemas con 1 GDL... 70 3.3A.1. Objetivos... 71 3.3A.2. Fundamentos... 71 3.3A.3. Procedimiento... 73 3.3A.4. Se pide... 73 3.3B.1. Objetivos... 74 3.3B.2. Fundamentos... 74 3.3B.3. Se pide... 77 Problema 1... 78 Problema 2... 81 Problema 3... 83

PREFACIO No cabe duda de que el adecuado diseño y construcción de los cimientos de un edificio asegura indiscutiblemente la estabilidad y seguridad del mismo a lo largo de su vida útil. De igual forma, la solidez de los fundamentos teóricoprácticos de un Ingeniero/a garantiza una base sólida de conocimientos que le permitirán plantearse y resolver problemas de toda índole a lo largo de su trayectoria profesional. La asignatura de Mecánica, en el 1. er curso de la titulación de Ingeniería Técnica Industrial, especialidad Mecánica, forma parte de la base de fundamentos a los que el profesional en formación deberá recurrir para la correcta ejecución de sus labores profesionales. Se entiende por mecánica, la parte de la física que trata del equilibrio y del movimiento de los cuerpos sometidos a cualquier tipo de fuerza. En función del estado de equilibrio estático o dinámico de los elementos a estudiar, la mecánica será entendida como Estática o Dinámica. Durante este curso, el temario se encuentra dividido en tres bloques de conocimiento perfectamente diferenciados, pero íntimamente relacionados. La estática es la parte de la mecánica que se encarga de estudiar el equilibrio estático de un cuerpo o conjunto de cuerpos sometidos a una serie de fuerzas. La cinemática se preocupa de la posición, velocidad y aceleración de los elementos a estudiar, sin tener en cuenta las fuerzas que provocan este estado de movimiento. Por último, la cinética analiza las fuerzas encargadas de generar y/o mantener un sistema dinámico en movimiento. Durante el curso, el alumno deberá adquirir las habilidades para poder estudiar, plantear, analizar y resolver distintos problemas ligados a cada uno de estos bloques, siendo capaz de relacionarlos entre sí. Para ello, la asignatura se compone de clases magistrales o teóricas, donde el profesor se encargará de exponer los conceptos teóricos más importantes de cada uno de los temas que componen la asignatura, así como el planteamiento y resolución de los problemas relacionados con los mismos. A su vez, el alumno dispone de sesiones prácticas donde reafirma la metodología y resolución de problemas de forma semiatendida y en grupo, a la vez que manipula montajes experimentales relacionados con cada uno de los bloques de conocimiento. 5

Tal y como sucede con la asignatura, la presente publicación será dividida en tres bloques fundamentales de conocimiento, constando cada uno de ellos de un guión de montajes de laboratorio y una sección práctica de problemas. Los autores 6

BLOQUE I. ESTÁTICA Práctica 1. CABLES BAJO LA ACCIÓN DE CARGAS CONCENTRADAS 1.1.1. INTRODUCCIÓN Los cables son ampliamente utilizados por sus características particulares de peso, resistencia y flexibilidad. En realidad los cables no son perfectamente flexibles, ya que ofrecen resistencia a ser doblados, pero esta fuerza es tan pequeña en comparación con la fuerza que pueden resistir que puede despreciarse. Cuando un cable se somete a fuerzas longitudinales, la forma que adquiere es una recta. Figura 1. Forma de cable sometido a fuerzas longitudinales. En cambio, cuando sobre el cable actúan fuerzas en dirección transversal al mismo, la forma que adquiere deja de ser recta y se curva, ver figura 2. Figura 2. Forma de cable sometido a fuerzas transversales. 7

Estática Los cables pueden estar sometidos a: Cargas concentradas. Carga uniformemente distribuida según una dirección, puente colgante. Carga uniformemente distribuida según su longitud, catenaria. Algunas aplicaciones habituales dadas a los cables son: Líneas de distribución de energía eléctrica, teleféricos, cables de ascensores, grúas, suspensión de puentes, en automóviles tenemos aplicación de los cables para el accionamiento del acelerador, el embrague, el freno de mano, etc. 1.1.2. OBJETIVO El objetivo de la presente práctica consiste en comprobar la forma adquirida por un cable sometido a una serie de cargas concentradas en algunos puntos del mismo. Así como establecer la tensión del mismo en cada uno de sus tramos de forma teórica y experimental. 1.1.3. FUNDAMENTOS Figura 3. Montaje práctica 1. En la figura se representa un cable fijado a los apoyos A y D, sometido a cargas concentradas P 1 y P 2 en los puntos B y C respectivamente. 8