TEMA-1 ESTRUCTURES I ESFORÇOS MECÀNICS

1. FORCES

Una força és una acció capaç de produir una deformació en un cos o modificar-ne l'estat de repòs o de moviment.

Les forces es poden produir per contacte entre dos cossos o a distància com podria ser la força magnètica.

Per representar les forces fem servir VECTORS que tenen: direcció, mòdul, sentit i punt de partida.

   

Per mesurar les forces fem servir  DINAMÒMETRES  

                   

2. ESFORÇOS

Un esforç és la força a que és sotmès un cos, en una secció determinada, que tendeix a: estirar-lo, aixafar-lo, corbar-lo, torçar-lo o tallar-lo.

Els diferents tipus d'esforç són: 

ESFORÇ DE TRACCIÓ

És l'esforç que es produeix quan dues forces oposades actuen sobre un cos i normalment l'estiren o l'allarguen.

Normalment els fils, els cables i les cordes treballen en forma de tracció. La seva resistència depèn del tipus de material,de la secció o el gruix.

Aquesta imatge s'hi veu un esforç de tracció: dos forces actuen oposadament.

Un gronxador és un exemple de tracció ja que els fils tenen la força del claus per una banda i la força de les persones per l'altra banda. 

ESFORÇ DE COMPRESSIÓ

És l'esforç que es produeix quan un objecte és sotmès a l'acció de dues forces que actuen en sentits oposats les quals tendeixen a aixafar-lo o escurçar-lo.

⤑ VINCLAMENT: deformació que sofreixen els cossos sotmesos a compressió quan són llargs i prims.

 

Aquesta imatge s'hi veu un esforç de compressió i un exemple de compressió amb vinclament: dos forces actuen oposadament.

Les potes d'una cadira estan sotmeses a la força de compressió. I un exemple de vinclament podria ser una perxa. 

ESFORÇ DE FLEXIÓ

És l'esforç que es produeix quan les forces que actuen sobre una peça s'apliquen en el seu eix de longitud i tendeixen a corbar-la.

Aquesta imatge s'hi veu un esforç de flexió: dos forces que actuen sobre l'eix de longitud.

Una llibreria és un exemple de flexió ja que la fusta que aguanta els llibres rep la força dels llibres.

ESFORÇ DE TORSIÓ

És l'esforç que es produeix quan hi ha una aplicació de dues forces en sentits oposats que tendeixen a girar o a retorçar un cos.

Aquesta imatge s'hi veu un esforç de torsió: dos forces actuen retorçant el cos.

Escorre un drap és un exemple de torsió ja que les mans fan girar el drap en sentits oposats.

ESFORÇ DE TALLANT O CISALLAMENT

És l'esforç que es produeix quan dues forces oposades són aplicades en la mateixa zona de l'objecte, intentant tallar-lo.

Aquesta imatge s'hi veu un esforç de cisallament: dos forces que actuen sobre el cos intentant tallar-lo.

Unes estisores tallant un paper són un exemple de tallant ja que l'objectiu és tallar el paper.

3. LES PROPIETATS DELS MATERIALS

Són aquelles propietats que determinen el comportament dels materials quan estan sotmesos a esforços o forces.

Els tres tipus de propietats poden ser:

• MECÀNIQUES

• TÈRMIQUES

• ELECTROMAGNÈTIQUES

PROPIETATS MECÀNIQUES

RESISTÈNCIA

Capacitat que té un material de suportar esforços sense deformar-se excessivament ni trencar-se.

Material amb una gran resistència.

TENACITAT I FRAGILITAT

TENACITAT: Capacitat que té un material de suportar forces i cops sense trencar-se. (Resistència al cop).

FRAGILITAT: propietat contrària a la tenacitat. És la facilitat de trencar-se al rebre un cop.

             

Un martell és un objecte amb molta tenacitat, en canvi, la ceràmica és un material molt fràgil.

ELASTICITAT

Capacitat que té un material de recuperar la seva forma original després d'haver estat deformat per un esforç.
      
   Una goma de cabell és elàstica.

DURESA
Capacitat que té un material per oferir resistència a ser rallat, penetrat o tallat.

  

Un diamant és un material  molt dur

PLASTICITAT

Capacitat que té un material per adquirir deformacions permanents sense trencar-se.

Aquest tipus de gomes tenen una gran plasticitat.

De plasticitat en deriven dues propietats més:

DUCTILITAT: capacitat que tenen els materials per deformar-se permanentment en forma de fil prim sense trencar-se

MAL·LEABILITAT: capacitat que tenen els materials per deformar-se permanentment en forma de làmina molt fina sense trencar-se

PROPIETATS TÈRMIQUES

Les propietats tèrmiques dels materials poden ser:
• LA CONDUCTIVITAT
• LA DILATACIÓ
• FUSIÓ

PROPIETATS ELECTROMAGNÈTIQUES

Les propietats electromagnètiques dels materials poden ser:
• LA RESISTIVITAT ELÈCTRICA
• EL MAGNETISME

4. ESTRUCTURES

Una estructura és un conjunt de peces units entre si, que serveixen de suport i d'esquelet d'alguna cosa amb la funció bàsica de suportar forces. Una estructura ha de complir 3 condicions bàsiques:

• SER RESISTENT: per suportar grans càrregues.
• SER RÍGIDA: perquè no es deformi amb els esforços.
• SER ESTABLE:per no bolcar amb les forces externes.

ELS ELEMENTS DE LES ESTRUCTURES 
Els elements de les estructures són: fonaments, elements horitzontals, elements verticals, tirants, arcs, voltes, cúpules i perfils.

TIPUS D'ESTRUCTURES 
ESTRUCTURES D'ARMADURA
Són les que estan formades per un conjunt d'elements units entre si que constitueixen l'esquelet de diferents tipus d'objectes o construccions. N'hi ha de diferents tipus:

• ESTRUCTURES TRAMADES: estan formades per barres verticals i horitzontals unides entre si de forma rígida.
• ESTRUCTURES TRIANGULADES: són estructures metàl·liques.
• ESTRUCTURES PENJANTS: són les que suporten construccions a través de cables o barres.

ESTRUCTURES LAMINARS O DE CARCASSA
Són les que estan formades per làmines o plafons units entre si que solen envoltar l'objecte.

ESTRUCTURA LAMINAR D'UN COTXE

ESTRUCTURES MASSIVES
Són estructures molt pesants que concentren gran quantitat de material.

LES PIRÀMIDES SÓN ESTRUCTURES MASSIVES

ALTRES TIPUS D'ESTRUCTURES
 Són les estructures com ara: les voltes, les pneumàtiques i les geodèsiques.


ESTRUCTURES GEODÈSIQUES

DISSENY D'ESTRUCTURES
 A l'hora de dissenyar una estructura s'ha de tenir en compte:
• ELS MATERIALS: i les seves propietats.
• LA FORMA: i la seva disposició.
• L'ESTABILITAT: no pot bolcar ni caure.

5. IMPACTE DE LES CONSTRUCCIONS A LA NATURA

El principal impacte que tenen les construccions a la natura és que l'eliminen. Això passa perquè molts llocs ja estan construïts i el que es fa és anar construint a llocs naturals. Però no només hi ha aquest impacte. Els principals efectes de la construcció són:

• Posen en risc els Parcs Naturals: ja que moltes vegades es fan plans urbanístics per construir Parcs Naturals (com ara carreteres).

• Consumeixen materials: molts dels materials fets servir per construir s'extreuen de la natura (com ara la fusta).

• Consumeixen energia: durant el procés de construcció es fan servir moltes energies i normalment no són respectuoses amb la natura.