CARGAS POR VIBRACIÓN

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Se considera que hay dos casos generales de impacto; sin embargo, se verá que uno es el límite del otro. Burr llama a estos dos casos impacto por golpe e impacto por fuerza. El impacto por golpe se refiere a una colisión real de dos cuerpos, tal como en el martilleo o el estrechamiento del espacio entre las uniones de las piezas. La fuerza de impacto tiene que ver con una carga aplicada repentinamente sin la velocidad de colisión, como en un peso que súbitamente se levanta con un soporte.

Si la masa del objeto que golpea es grande, en comparación con la masa del objeto golpeado, y si el objeto que golpea se considera rígido, entonces la energía cinética poseída por el objeto que golpea se puede igualar con la energía almacenada elásticamente en el objeto golpeado en su deflexión máxima. Este enfoque de energía proporciona un valor aproximado de la carga de impacto.[pic 39][pic 40]

Método de la energía

Suponiendo que no hay pérdida de energía por el calor, la energía cinética del cuerpo que golpea se convierte en energía potencial almacenada en el cuerpo golpeado. Si se supone que todas las partículas de los cuerpos combinados llegan al reposo en el mismo instante, entonces, justo antes de rebotar, serán máximos la fuerza, el esfuerzo y la deflexión en el cuerpo golpeado. La energía elástica almacenada en el cuerpo golpeado será igual al área bajo la curva de fuerza-deflexión, que se define por la constante particular del resorte. Por la relación lineal, ésta es el área de un triángulo, . De tal manera, la energía almacenada en el punto de deflexión pico por impacto es [pic 41][pic 42]

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IMPACTO HORIZONTAL La fi gura 1-18a muestra una masa a punto de impactar el extremo de una varilla horizontal. Tal dispositivo, que se conoce algunas veces como martillo deslizante, sirve para eliminar abolladuras de la carrocería de metal de un automóvil, entre otros usos. En el punto de impacto, la porción de energía cinética de la masa móvil que se transfiere a la masa golpeada es

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Si a la masa se le permitiera cargar estáticamente el elemento golpeado, la deflexión estática resultante sería , donde , Al sustituir esto, da como resultado una razón entre fuerza dinámica y fuerza estática, o bien, entre deflexión dinámica y deflexión estática:[pic 47][pic 48]

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El término del segundo miembro de la ecuación se conoce como factor de impacto, que proporciona la razón entre el impacto y la fuerza o deflexión estática. Entonces, si la deflexión estática se calcula al aplicar una fuerza igual al peso de la masa, se obtendría un estimado de la fuerza dinámica y la deflexión dinámica.

IMPACTO VERTICAL Para el caso de una masa que cae una distancia h sobre una varilla como la de la figura 1-18b, también se aplica la ecuación con una velocidad de impacto . La energía potencial de un descenso a lo largo de la distancia h es:[pic 50]

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Si la deflexión en el impacto es pequeña, comparada con la distancia de caída h, la ecuación es suficiente. Pero si la deflexión es significativa, comparada con h, la energía de impacto necesita incluir una cantidad debida a la deflexión, a través de la cual el peso cae más allá de h. La energía potencial total dejada por la masa en el impacto es, entonces,

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Al igualar la energía potencial con la energía elástica, almacenada en el elemento golpeado, además de sustituir la ecuación y la expresión [pic 53]

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que da una ecuación cuadrática en , cuya solución es:[pic 58]

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El segundo miembro de la expresión es la razón de impacto, para el caso del peso que cae. La ecuación se puede utilizar para cualquier caso de impacto que implique la caída de un peso. Por ejemplo, si el peso se deja caer sobre una viga, se usa la deflexión estática de la viga en el punto de impacto.