Mecanica de Materiales - 7ma.Ed_James

secCiÓn 2.8 Carga de impacto 157
el factor de impacto de la barra de la figura 2.53 es la razón entre alargamiento
máximo y el alargamiento estático.
Factor de impacto = d máx
d est
(2.61)
Este factor representa la cantidad en la cual se amplifica el alargamiento
estático debida a los efectos dinámicos del impacto.
Se pueden escribir ecuaciones análogas a la (2.61) para otros factores
de impacto, como el factor de impacto para el esfuerzo en la barra (la razón
s máx entre s est ). Cuando el collarín cae desde una altura considerable, el
factor de impacto puede ser muy grande, de 100 o mayor.
Carga aplicada repentinamente
Un caso especial de impacto ocurre cuando la carga se aplica repentinamente
sin velocidad inicial. Para explicar este tipo de carga considere otra
vez la barra prismática que se muestra en la figura 2.53 y suponga que el
collarín deslizante se baja despacio hasta que apenas toca la brida. Luego
el collarín se libera repentinamente. Aunque en este caso no existe energía
cinética al inicio de la extensión de la barra, el comportamiento es muy diferente
del de la carga estática de la barra. En condiciones de carga estática,
la carga se libera de forma gradual y siempre existe equilibrio entre la carga
aplicada y la fuerza resistente de la barra.
Sin embargo, considere qué sucede cuando el collarín se libera repentinamente
desde su punto de contacto con la brida. Inicialmente el alargamiento
de la barra y el esfuerzo en la barra son cero, pero el collarín se mueve
hacia abajo ante la acción de su propio peso. Durante este movimiento la
barra se alarga y su fuerza resistente aumenta gradualmente. El movimiento
continúa hasta que en algún instante la fuerza resistente es apenas igual a W,
el peso del collarín. En este instante particular el alargamiento de la barra es
d est . Sin embargo, ahora el collarín tiene cierta energía cinética que adquiere
durante el desplazamiento hacia abajo d est . Por tanto, el collarín continúa
moviéndose hacia abajo hasta que su velocidad se hace cero por la fuerza
resistente en la barra. El alargamiento máximo para esta condición se obtiene
con la ecuación (2.53) igualando h a cero; de donde obtenemos
d máx 2d est (2.62)
A partir de esta ecuación observamos que una carga aplicada repentinamente
produce un alargamiento que es el doble del causado por la misma carga
aplicada estáticamente. Por tanto, el factor de impacto es 2.