Ejemplo de fuerza cortante en una viga

La fuerza cortante es un concepto clave en la teoría de estructuras y juega un papel fundamental en el diseño y análisis de vigas. En este artículo, exploraremos en detalle un ejemplo de fuerza cortante en una viga, proporcionando una comprensión más clara de cómo funciona este fenómeno.

Concepto de fuerza cortante

La fuerza cortante es una fuerza interna que actúa perpendicularmente a la longitud de una viga y tiende a cortarla en dos partes. En otras palabras, es la fuerza que se opone a la separación de las secciones de una viga. La magnitud de la fuerza cortante varía a lo largo de la viga y se representa mediante un diagrama de fuerza cortante.

Diagrama de fuerza cortante

El diagrama de fuerza cortante es una representación gráfica de la magnitud de la fuerza cortante en diferentes puntos a lo largo de la viga. Se traza generalmente en el eje vertical, con la posición a lo largo de la viga en el eje horizontal. El diagrama de fuerza cortante es útil para determinar los puntos críticos de una viga, donde se producen las máximas fuerzas cortantes.

Ejemplo de fuerza cortante en una viga

Supongamos que tenemos una viga de acero de longitud L y sección transversal rectangular. La viga está soportada en ambos extremos y se carga con una carga puntual en el centro. Queremos determinar la fuerza cortante en diferentes puntos a lo largo de la viga.

Paso 1: Identificar las fuerzas aplicadas

En este ejemplo, la única fuerza aplicada es la carga puntual en el centro de la viga. Digamos que esta carga puntual es de P Newtons.

Paso 2: Determinar las reacciones en los soportes

Debido a la simetría de la viga y la carga puntual en el centro, las reacciones en los soportes serán iguales. Cada soporte deberá soportar la mitad de la carga puntual, es decir, P/2 Newtons.

Paso 3: Calcular la fuerza cortante en diferentes puntos

Para determinar la fuerza cortante en diferentes puntos a lo largo de la viga, debemos considerar dos casos: antes y después de la carga puntual.

Caso 1: Antes de la carga puntual
Antes de la carga puntual, la fuerza cortante en cualquier punto a lo largo de la viga es igual a la reacción en el soporte más cercano a ese punto. Por lo tanto, la fuerza cortante en cualquier punto antes de la carga puntual es P/2 Newtons.

Caso 2: Después de la carga puntual
Después de la carga puntual, la fuerza cortante en cualquier punto a lo largo de la viga se calcula restando la magnitud de la carga puntual y las reacciones en los soportes anteriores a ese punto. Por lo tanto, la fuerza cortante en cualquier punto después de la carga puntual es P/2 - P Newtons.

En este artículo, hemos explorado un ejemplo detallado de fuerza cortante en una viga. Hemos examinado los pasos para determinar la fuerza cortante en diferentes puntos a lo largo de la viga y hemos ilustrado cómo se calcula antes y después de una carga puntual. La fuerza cortante es un concepto esencial para el diseño y análisis de vigas, y comprender su comportamiento nos permite tomar decisiones informadas en la ingeniería estructural.