Forces i estructures: tipus d'esforços mecànics i estabilitat estructural

Resum

El document explica el concepte de força, la seva unitat de mesura i els sis tipus principals d'esforços mecànics: tracció, compressió, flexió, torsió, cisallament i vinclament. També presenta la funció de les estructures, els seus tipus principals, les maneres d'augmentar-ne l'estabilitat i alguns principis bàsics de disseny estructural.

Punts clau

Una força pot produir o modificar el repòs o el moviment d'un cos, o produir-hi deformacions; la unitat SI és el Newton (N) i es mesura amb un dinamòmetre.
Els sis esforços principals són tracció, compressió, flexió, torsió, cisallament i vinclament.
El vinclament és la deformació d'un cos llarg i prim sotmès a compressió.
Una estructura és un conjunt d'elements units que suporten forces exteriors i interiors i el seu propi pes.
Els tipus principals són les estructures d'armadura i les estructures laminars o de carcassa.
Per augmentar l'estabilitat cal fixar l'estructura a terra, augmentar el pes de la base, fer una base més àmplia o col·locar cables tensors.
Les estructures triangulars són les més rígides i resistents.

Posa't a prova

Forces: Definició i Mesura

Una força és una acció capaç de produir o modificar l'estat de repòs o de moviment d'un cos, o de produir-hi deformacions.
La unitat de força, en el SI de mesura, és el Newton (N).
Es mesura amb un dinamòmetre.

Tipus d'Esforços Mecànics

Quan apliquem una força a un cos, aquest pot experimentar diferents tipus d'esforços. Hi ha 6 tipus principals d'esforços:

Tracció: S'estira o s'allarga. Depèn del material i del gruix. Exemples: cables d'ascensor o de grua.
Compressió: S'aixafa o s'escurça. Depèn del material i de la forma. Exemples: pilars, columnes o potes de taula.
Flexió: Es corba. Depèn de la longitud, de la forma i del material. Exemples: bigues, canya de pescar, una prestatgeria o un trampolí.
Torsió: Es gira o es torça. Depèn del material, del gruix i de la longitud. Exemples: cargolar un cargol, girar un manillar o un volant.
Cisallament: Es cisalla o es talla. Depèn del material i del gruix. Exemples: tisores o alicates.
Vinclament: És la deformació que pateixen els cossos sotmesos a compressió quan són llargs i prims. Exemple: la perxa d'un atleta quan fa un salt.

Estructures: Funció i Tipus

Una estructura és un conjunt d'elements units entre ells amb la funció bàsica de suportar forces.
Suporta l'acció de forces exteriors i interiors, aguanta el seu propi pes i manté l'estabilitat de l'estructura.

Tipus principals d'estructures:

Estructures d'Armadura: Són metàl·liques (torres elèctriques, antenes, grues de construcció, ponts, cadires, taules) o de formigó (ponts, túnels, emprades per a la construcció).
Estructures Laminars o de Carcassa: Formades per làmines o plafons que envolten l'objecte, com una carrosseria, un contenidor o la carcassa d'aparells.

Estabilitat Estructural

Perquè una estructura adquireixi més estabilitat, cal:

Fixar-la a terra amb claus, cargols, fonaments, etc.
Augmentar el pes a la base.
Construir una base més àmplia.
Col·locar cables tensors.

Principis de Disseny Estructural

Les estructures més rígides i més resistents són en forma de triangle, i a més és una forma simple.
Les unions poden ser articulades o rígides. El punt on s'uneixen s'anomena nus.
En la construcció d'estructures s'utilitzen elements simples com bigues, pilars, tornapuntes, tirants i tensors.

Exemples de Perfils Estructurals

Perfil IPN
Perfil en U
Perfil angular
Perfil en T

Preguntes freqüents

Què és una força i quina unitat té?

Una força és una acció capaç de produir o modificar l'estat de repòs o de moviment d'un cos, o de produir-hi deformacions. La seva unitat en el SI és el Newton (N) i es mesura amb un dinamòmetre.

Quins són els tipus d'esforços mecànics?

Els sis tipus principals són tracció, compressió, flexió, torsió, cisallament i vinclament. Cadascun descriu una manera diferent com un cos es deforma sota una força.

Quina forma tenen les estructures més resistents?

Les estructures més rígides i més resistents són en forma de triangle, que és a més una forma simple.