FORCES I ESORÇOS

FORCES

La força és tota acció que es capaç de deformar un cos o de modificar-ne l'estat de moviment o de repòs.

Les forces no les podem veure, però podem veure els seus efectes que aquests poden estar produïts per contacte entre cossos o a distància.

                 

Per contacte

 

A distància

REPRESENTACIÓ DE LES FORCES

Per representar les forces, fem servir els vectors, que tenen:

• Direcció
• Mòdul
• Sentit
• Punt d'aplicació

Exemples: 

Força A més petita que la força B.
Les dues tenen actuen en el
mateix sentit i direcció.

La força A més gran que la força B.
Actuen en una direcció diferent.

La força A i la força B són iguals.
Actuen en la mateixa direcció,
 però en sentit contrari.

Força A més gran que la força B.
Actuen en una direcció diferent.

DINAMÒMETRE

El dinamòmetre és un aparell que es fa servir per mesurar forces o per pesar objectes i està relacionat amb la llei de Hooke.

Hi ha dos tipus de dinamòmetres:

  → Dinamòmetres mecànics (els més antics): són més precisos i                       més còmodes ja que no necessiten electricitat.

  → Dinamòmetres digitals: són més sofisticats i valen més.

LES PROPIETATS DELS MATERIALS
Les propietats dels materials determinen el comportament dels materials quan estan sotmesos a diverses forces.

ESFORÇOS

L'esforç és la força a la que és sotmesa un cos, en una part determinada que fa que: s'estiri, s'aixafi, es corbi, es torci o es talli.
Cada objecte té una resistència diferent quan els sotmetem a un esforç. Depèn de quatre factors:

1. El material de que està fet
2. Les dimensions
3. La forma
4. Tipus d'esforç al que està sotmès

ESFORÇ DE TRACCIÓ

L'esforç de tracció passa quan dues forces de sentit contrari actuen sobre un cos i fan que s'estiri o que s'allargui. 

Podem veure aquest esforç en la vida quotidiana 

Quan fem servir un tira xines

Quan juguem al joc d'estirar la corda

ESFORÇ DE COMPRESSIÓ

L'esforç de compressió es produeix quan dues forces actuen 

cap a l'interior d'un objecte i tendeixen a aixafar-lo o escurçar-lo.

El vinclament és la deformació dels cossos sotmesos a  

compressió quan son llargs i prims.

Quan aixafem un objecte, estem
fent un esforç de compressió

Quan un atleta salta a la perxa,
fa que hi hagi un vinclament.

ESFORÇ DE FLEXIÓ

L'esforç de flexió es produeix quan la força que actua sobre un objecte, s'aplica en seu l'eix longitudinal i fa que aquest es corbi.

La barra fixa d'un atleta
produeix aquest esforç

els llibres d'una prestatgeria fan
que hi hagi un esforç de flexió

ESFORÇ DE TORSIÓ

L'esforç de torsió consisteix en fer dues forces en sentit oposats i que fan girar l'objecte sobre si mateix o retorçar-lo.

Fem aquest esforç quan girem
el volant o un tornavís

ESFORÇ TALLANT O DE CISALLAMENT

L'esforç tallant o de cisallament, passa quan dus forces estan aplicades en la mateixa zona del objecte i intenten tallar-lo.

Quan fem servir eines que serveixen per tallar, apliquem l'esforç de cisallament.

LES ESRTUCTURES

Les estructures són un conjunt de peces i elements que, quan s'uneixen entre si, serveixen de suport 
amb l'objectiu d'aguantar forces.

Una estructura ha de complir unes condicions bàsiques:

• Resistent, ha de suportar càrregues a les quals està sotmesa.
• Rígida, perquè no es deformi per l'acció d'esforços.
• Estable, no pot tombar-se quan està sotmesa a grans forces.

ELEMENTS DE LES ESTRUCTURES
Els elements que formen una estructura són les peces que li donen resistència i suporten els diversos esforços a la que estarà sotmesa l'estructura.

Elements de les estructures

Els més comuns són:

• Fonaments: normalment s'utilitza en edificis, i és la part que està sota terra i s'utilitza de base.
• Elements horitzontals: bigues, travessers, etc: solen ser peces llargues posades horitzontalment i que serveixen per suportar càrregues. Normalment estan sotmeses a esforços de flexió i de cisallament.
• Elements verticals: columnes, pilars, murs, etc: suporten esforços de compressió i en alguns casos esforços laterals de flexió.
• Tirants: cables o barres, sotmeses a esforços de flexió i que serveixen per fer que hi hagi més estabilitat i resistència de les estructures. (Els trobem als ponts penjants, a les antenes de televisió, suport de rètols...).
• Arcs, voltes i cúpules: elements arquitectònics, que gràcies a la forma corbada que tenen serveixen per tapar espais i recintes. 
• Perfils: les grans estructures metàl·liques estan construïdes principalment amb perfils estructurals d'acer laminat en calent. I les estructures una mica més petites fan servir tubs estructurals.

TIPUS D'ESTRUCTURES
Totes les estructures tenen les mateixes funcions bàsiques, però no són totes iguals. Hi ha un munt de varietats d'estructures, depenen tant el material utilitzat, la forma dels materials i el sistema que s'ha fet servir per construir-lo.

1. ESTRUCTURA D'ARMADURA
Estructures tramades:  estan formades per barres verticals, columnes i pilars, i per horitzontals, bigues que s'uneixen entre elles per aconseguir formes tridimensionals. Aquestes estructures s'utilitzen en les cases i edificis. Materials més utilitzats: formigó armat, acer i fusta.

Estructures triangulars: són tres peces unides que formen un triangle i creen un estructura rígida. Es construeixen torres d'alta tensió, grues de construcció, etc.

Estructures penjants: són les que suporten el pes de la construcció a través de cables o barres, tirants, que van units a peces de suport. Són utilitzades en ponts, envelats, etc.

Torre Eiffel, estructura triangular

Estructura tramada

Estructura penjant

2. ESTRUCTURA LAMINAR O DE CARCASSA

Aquestes estructures estan fetes de làmines o plafons units entre si, i solen envoltar un objecte , com ara el contenidor d'escombraires, un dipòsit, una llauna, un envàs de plàstic, carcasses d'aparells (mòbil, ordinador, rentadora...).

3. ESTRUCTURA MASSIVA
Són unes estructures que pesen molt i massisses que concentren una gran quantitat de material. Algunes estructures massives són: piràmides, embassaments, cimentacions...

4. ALTRES

Hi altres tipus d'estructures, com ara les de les voltes, les pneumàtiques i les geodèsiques.

Estructura laminar

Estructura massiva

PROJECTE ESTRUCTURES↴

Aquí us deixo un vídeo d'un projecte d'una estructura triangular amb paper. 

Nosaltres l'estem fent a la classe de tecnologia i vosaltres també la podeu provar de fer a casa i comprovar que pot aguantar fins uns 100 kg.

DISSENY D'ESTRUCTURES
Al moment de dissenyar una estructura s'ha de tenir en compte:

• Els materials i les seves propietats
• La forma de les peces i les seves disposicions
• L'estabilitat, ha d'aguantar perquè no caigui

IMPACTE DE LES CONSTRUCCIONS AL MEDI AMBIENT
L'impacte que tenen les construccions principalment són:

• Per construir diferents edificis i estructures es necessiten materials com la fusta, el vidre, l'acer, el coure, l'alumini, entre d'altres. Aquests materials, per aconseguir-los, els han d'extreure de la natura.
• Per muntar qualsevol estructura es requereix de molta energia, que produeix CO2 i contaminacions atmosfèriques.
• Extreure recursos fa que hi hagi pèrdua d'habitat.