Estructuras 2º ESO

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ESTRUCTURAS INTRODUCCIÓN.

Todos los cuerpos poseen algún tipo

de estructura. Las estructuras se

encuentran en la naturaleza y comprenden

desde las conchas de los moluscos hasta

los edificios, desde el esqueleto de los

animales …, pero el ser humano ha sabido

construir las suyas para resolver sus

necesidades.

Pero… ¿Qué tienen todas en común

tantas cosas distintas para ser todas

estructuras?

1. Están compuestos por elementos simples unidos entre sí 2. Resisten las fuerzas a las que está sometido sin destruirse

3. Todas conservan su forma básica

Por eso, podemos dar una definición de estructura:

Una estructura es un conjunto de elemento unidos entre sí capaces de soportar los

fuerzas que actúan sobre ella, con el objeto de conservar su forma.

Las fuerzas que actúan sobre una estructura se denominan cargas y pueden ser de dos

tipos: Fijas como el peso propio de un puente, que siempre actúa sobre los cuerpos; o variables,

como el viento que no siempre actúa sobre los objetos.

Las estructuras pueden ser naturales (creadas por la naturaleza como el esqueleto, las

cuevas, los barrancos, etc.) o artificiales (creadas por el hombre como las viviendas, los

vehículos, las carreteras, los aviones, etc.).

FUNCIONES DE LAS ESTRUCTURAS.

¿Qué condiciones debe cumplir una estructura para que funcione bien?

1 – Soportar cargas. Es la principal función de toda estructura ya que las fuerzas o

cargas siempre están presentes en la naturaleza: la gravedad, el viento, el oleaje, etc.

2 – Mantener la forma. Es fundamental que las estructuras no se deformen, ya que si

esto ocurriese, los cuerpos podrían romperse.

3 – Proteger partes delicadas. Una estructura debe proteger las partes delicadas de los

objetos que los poseen. Por ejemplo, el esqueleto protege nuestros órganos internos, la carcasa

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de un ordenador protege el microprocesador, las tarjetas, etc. Pero hay estructuras que no tienen partes internas que proteger, como los puentes o las grúas.

4. Ligeras: Las estructuras deben ser lo más ligeras posibles. Si la estructura fuese muy

pesada, podría venirse abajo y, además se derrocharían muchos materiales.

5. Estable: La estructura no puede volcar o caerse aunque reciba diferentes cargas.

ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA.

Los principales elementos estructurales, llamados

elementos estructurales simples o elementos resistentes, son: 1. Forjado: Es el suelo y el techo de los edificios.

2. Pilares: Son los

elementos verticales de

una estructura y se encargan de

soportar el peso de toda la

estructura. Por ejemplo las

patas de la mesa, etc. En un edificio, los pilares soportan el

forjado que tienen justo encima, además del peso del resto

del edificio. Si los pilares son redondos, se llaman columnas.

3. Vigas: Son elementos estructurales que normalmente

se colocan en posición horizontal, que se apoyan sobre los

pilares, destinados a soportar cargas..

4. Dintel: Viga maciza que se apoya horizontalmente

sobre dos soportes verticales y que cierra huecos tales como

ventanas y puertas.

Dintel sobre ventana

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5 - Arco: es el elemento estructural, de forma curvada,

que salva el espacio entre dos pilares o muros. Es muy útil para

salvar espacios relativamente grandes

5 – Tirantes: Con objeto de

dar rigidez a las estructuras

se dispone de unos elementos

simples que se colocan entre

las vigas y los pilares.

Puente romano con arco

6 – Tensores: Su misión es parecida a la de los tirantes pero

éstos son normalmente cables, como los cables que sujetan

una tienda de camping, etc.

Ejemplo de pilar y tensor (cable)

7- Cerchas que son un caso especial de vigas

formada por un conjunto

de barras formando una

estructura triangular.

8 - Los perfiles: son todos aquellas barras de acero que tienen una forma especial. se emplean

para conseguir estructuras más ligeras que soportan grandes pesos

9 - Cimientos: es el elemento encargado de

soportar y repartir por el suelo todo el peso de la

estructura.

Gracias a la cimentación, el peso total de la

estructura no va directamente al el suelo (sin

cimientos un edificio podría hundirse)

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LAS FUERZAS QUE SOPORTA UNA ESTRUCTURA.

Una estructura tiene que soportar su propio peso, el de las cargas que sujetan y también fuerzas exteriores como el viento, las olas, etc.

Por eso, cada elemento de una estructura tiene que resistir diversos tipos de fuerzas sin

deformarse ni romperse. Los tipos de fuerza más importantes que soportan son: 1 – Tracción: Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que

tienden a estirarlo, el cuerpo sufre tracción.

Es el tipo de esfuerzo que soportan los tirantes y los tensores.

2 – Compresión: Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que

tienden a comprimirlo, el cuerpo sufre compresión.

Es el tipo de esfuerzo que soportan los pilares y los cimientos.

3 – Flexión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblarlo, el cuerpo sufre

flexión.

Es el tipo de esfuerzo que soportan las vigas y las cerchas.

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4. Torsión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que

tienden a retorcerlo, el cuerpo sufre torsión.

Es el tipo de esfuerzo que soporta una llave girando en

una cerradura.

5. Cortadura o cizalladura: Si sobre un cuerpo ctúan

fuerzas que tienden a cortarlo o desgarrarlo, el cuerpo sufre

cortadura.

Es el tipo de esfuerzo que sufre la zona del trampolín de

piscina unida a la torre o la zona de unión entre una viga y un pilar.

Tracción

Compresión

Flexión

Torsión

Cortadura

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TRIANGULACIÓN. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS

Si se analiza cualquier estructura formada por la unión de perfiles

simples, como las de las grúas de la construcción, algunos puentes, las torres

de alta tensión, etc.; vemos que la rigidez de estas estructuras no se debe a lo

compacto de su construcción, sino al entramado triangular de su forma. Es decir,

su rigidez se basa en la triangulación.

Si te fijas en los ejemplos, la estructura cuadrada puede deformarse

fácilmente, al igual que la pentagonal. Pero la triangular es muy estable e

indeformable. Por eso, las otras formas geométricas se triangulan para darles

rigidez.

Es decir, la triangulación hace que las estructuras no se deformen y que sean muy

estables.

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MECANISMOS

Una MÁQUINA es el conjunto de elementos fijos y/o móviles,

utilizados por el hombre, y que permiten reducir el esfuerzo para

realizar un trabajo (o hacerlo más cómodo o reducir el tiempo

necesario).

Las máquinas suelen clasificarse atendiendo a su complejidad en

máquinas simples y máquinas compuestas:

Máquinas simples: realizan su trabajo en un sólo paso o etapa. Por

ejemplo las tijeras donde sólo debemos juntar nuestros dedos.

Básicamente son tres: la palanca, la rueda y el plano inclinado.

Máquinas complejas: realizan el trabajo encadenando distintos

pasos o etapas. Por ejemplo, un cortauñas realiza su trabajo en dos

pasos: una palanca le transmite la fuerza

a otra, la cual se encarga de apretar los extremos en forma de

cuña.

Los MECANISMOS son los elementos de una máquina destinados a

transmitir y transformar las fuerzas y movimientos desde un

elemento motriz, llamado motor a un elemento receptor;

permitiendo al ser humano realizar trabajos con mayor comodidad

y/o, menor esfuerzo (o en menor tiempo).

TIPOS DE MOVIMIENTO Y CLASIFICACIÓN MECANISMOS

Según su función los mecanismos se pueden clasificar en dos grandes

grupos, según transmitan el movimiento producido por un elemento

motriz a otro punto (los llamados

mecanismos de transmisión), o transformen el movimiento del

elemento motriz en otro tipo de movimiento. (los mecanismos de

transformación). Tipos de movimiento:

Lineal: La trayectoria del movimiento tiene forma de línea recta, como

por ejemplo el subir y bajar un peso con una polea, el movimiento de

una puerta corredera...

Circular: La trayectoria del movimiento tiene forma de

circunferencia. Por ejemplo: el movimiento de una rueda

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Alternativo: La trayectoria del movimiento tiene forma de línea

recta pero es un movimiento de ida y vuelta. Por ejemplo, el

movimiento de la hoja de una sierra de calar.

Tabla 1: Clasificación de los mecanismos.

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INTERNET 1.- CÓMO FUNCIONA INTERNET

1.1. Transmisión de datos

-Señales enviadas y recibidas por 2 o más ordenadores. Las señales se pueden

enviar por cable o de forma inalámbrica.

-Elementos principales de la comunicación: Emisor, receptor, el medio, el código y el

mensaje

- Protocolo de red: Combinación de reglas que permiten a los ordenadores

comunicarse entre sí.

- Principales modelos de red:

Cliente-servidor: los clientes hacen peticiones a los

servidores.

Perr to peer (P2P) Redes igualitarias: Todos los ordenadores

que integran la red pueden compartir y utilizar los recursos.

1.2. Tipos de redes según su alcance

WAN (wide area network): Redes de área amplia. Interconecta equipos en un

entorno geográfico muy amplio, como un país o un continente.

LAN (local area network): Redes de área local. Interconexión de varios dispositivos

en el entorno de un edificio, con un alcance limitado por la longitud máxima de los

cables o del wifi. Si la red LAN es inalámbrica se llama WLAN.

PAN (Personal área network): aparatos que se encuentran a pocos metros. Ejemplo:

bluetooth

BAN (body área network): sensores en el cuerpo humano. Ejemplo: un reloj con

pulsómetro …

1.3. Protocolo TCP/IP

Son las reglas que siguen los dispositivos conectados en red para poder

comunicarse y transferirse información unos a otros. El protocolo más utilizado

actualmente tanto en redes locales como en comunicaciones a través de internet es

el TCP/IP.

- HTTP: Gestiona el intercambio de páginas web.

- Protocolo FTP : Encargado de transferir archivos.

- Protocolo TCP/IP : Encargados de controlar la comunicación entre los

diferentes equipos conectados. El TCP se encarga de dividir la

información en paquetes o recibir los paquetes y ordenarlos. El IP se

encarga de la transmisión de paquetes de información. Dice qué camino

debe seguir cada paquete de datos para llegar a su receptor.

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Dirección IP

Cada equipo que pertenece a una

red dispone de un identificador único

para poder saber a quién va dirigido

cada paquete en las transmisiones y

quiénes son los remitentes, con otras

palabras, sirve para identificar cada

equipo de la red y debe ser única. Se

denominan direcciones IP.

Ejemplo: 192.168.1.2 (son 4

números entre 0 y 255 separados por

puntos)

Nombre de dominio: como las

direcciones IP son difíciles de recordar se utiliza

un nombre de dominio que está asociado a cada

IP. Ejemplo: www.facebook.com

DNS: Un servidor DNS alberga una base de datos que relaciona un

nombre de dominio (por ejemplo, www.map.es) con la dirección IP del ordenador que

contiene la información de la página.

2.- SEGURIDAD EN INTERNET

• Malware: todo el software malintencionado existente hoy en día.

• Ataque de intermediario: Alguien que intercepta mensajes entre dos o más

personas.

• Robo de identidad: Alguien roba un usuario y se hace pasar por otra persona sin su

permiso

• Historial: Aquí se almacenan la gran mayoría de las páginas web que has visitado.

Son algunas de las “huellas” que vas dejando por la Red, así que conviene borrarlas

para que nadie las siga.

• Cookies (huellas): Son archivos que contienen la dirección de la página que acabas

de visitar. Algunas son temporales, pero otras pueden permanecer en tu ordenador

durante años. Los espías pueden hacer un seguimiento de las páginas web que has

visitado y acceder a tus archivos, de esta manera sabrán tus gustos y preferencias;

con ello crean listas de posibles clientes que luego venden a empresas comerciales.

Es importante que cada cierto tiempo las elimines.

•Recomendaciones para una contraseña segura:

Usar números y letras (mayúsculas y minúsculas)

Al menos 8 caracteres

No usar palabras reales,…

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3.- DISEÑO DE PÁGINAS WEB (html)

¿Cuál es la estructura de un documento HTML?

<html>

<head>

... Encabezamiento del documento

</head>

<body>

... Cuerpo del documento

</body>

</html>

Etiquetas básicas:

<P>Texto del párrafo</P>

<b>Texto con negrita</b>

<u>texto subrayado</u>

Las imágenes se insertan con la etiqueta <img> y </img>:

<IMG SRC="ruta de la imagen" WIDTH="anchura" HEIGHT="altura">

Los enlaces se colocan mediante la etiqueta <a> de la siguiente manera

<a href="url del documento">Texto del enlace</a>

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ELECTRICIDAD, ELECTRÓNICA

1. CIRCUITO ELÉCTRICO

.Que es? Es un conjunto de elementos conectados entre sí por los que circula una corriente de electrones

que realizan un trabajo.

Los elementos de un circuito eléctrico son:

GENERADOR o PILA: proporciona energía a

los electrones que salen por ella.

CONDUCTOR o CABLE: hilos de cobre por el

que circulan sin resistencia los electrones, es

decir, que no pierden su energía al viajar por los

cables.

ELEMENTOS de CONTROL: como son los

interruptores que impiden o permiten el paso de

corriente de electrones por el circuito.

RECEPTORES: son bombillas, motores, etc. Al

circular la corriente por ellos, se quedan con la

energía que llevaban los electrones y la usan para

producir un trabajo como lucir, girar, calentar...

2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS

VOLTAJE es la cantidad de energía que una

pila entrega a cada electrón.

INTENSIDAD de corriente es el número de

electrones que atraviesa el circuito cada segundo.

RESISTENCIA eléctrica es la dificultad que tienen los electrones para circular por un elemento del

circuito. A mayor resistencia menor intensidad de corriente.

MAGNITUD Unidad de medida Letra Aparato de medida

Voltaje Voltios (V) V Voltímetro

Intensidad Amperios (A) I amperímetro

Resistencia Ohmiosn (Ω) R

3. LEY de OHM

Relaciona las tres magnitudes eléctricas en una formula sencilla.

V= I× R

I= V/ R

R=V /I

4. CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA.

Hay dos formas de mover los electrones (corriente eléctrica):

1) Corriente continua. CC, Los electrones se mueven en un mismo sentido, del polo negativo al polo

positivo que los atrae.

2) Corriente alterna. CA, Los electrones cambian de sentido (alternan) una y otra vez.

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ELECTRÓNICA ANALÓGICA

Resistencias fijas: Siempre tienen el mismo valor. Su valor teórico viene determinado por un código de

colores. Se usan para limitar o impedir el paso de la corriente por una zona de un circuito.

Potenciómetro: Son resistencias variables mecánicamente. Los

potenciómetros tienen 3 terminales.

Patillas de los extremos resistencia fija

Patilla extremo y central resistencia variable

LDR: Resistencia que varía al incidir sobre ella el nivel de luz. Normalmente su resistencia disminuye al

aumentar la luz sobre ella.

NTC: Reduce su resistencia cuando aumenta la Tª sobre ella.

PTC: Aumenta su resistencia cuando aumenta la Tª sobre ella.

El diodo: Componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en

una sola dirección (polarización directa). Cuando se polariza inversamente no pasa

la corriente por él.

Diodo LED: Diodo que emite luz cuando se polariza directamente

(patilla larga al +). Estos diodos funcionan con tensiones menores

de 2V por lo que es necesario colocar una resistencia en serie con ellos cuando se conectan directamente a

una pila de tensión mayor.

El condensador: Componente que almacena una carga eléctrica, para

liberarla posteriormente. La cantidad de carga que almacena se mide en faradios (F).

El transistor: es un componente electrónico que podemos considerarlo como un interruptor o como un

amplificador. Como un interruptor por que deja o no deja pasarla corriente, y como amplificador por que con una

pequeña corriente (en la base) pasa una corriente mucho mayor (entre el emisor y el colector).

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EJERCICIOS

1.- Indicate what kind of stress do each part of the next structures

2.- Indicate the kind of structures of each picture

3.- How can you make an structure more

a) stable?

b) resistant?

c) rigid?

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4. What kind of levers (1st, 2nd or 3rd class) are the pictures below?

5.- What kind of mechanism is ….

-a rack and pinion

- a pulley

- gears

- a brake

- a spring

- a lever

- a crank

EXERCISES

6.- ¿What is the value of F?

a)

b)

800 kg

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7.- Study the following mechanics and calculate

a) N1, N2 and d3

N1 = 800rpm N2 =¿? N3 = 200rpm N4 = 100 rpm

d1 = ¿? d2 = 4 m d3 = ¿? d4 = 5 m

b)

N1 = 60rpm N2 =¿? N3 = 1500rpm N4 = 300

rpm

d1 = ¿? d2 = 10 m d3 = ¿? d4 = 2 m

8.- a) Calculate the force F that you have to apply

to transport carry a load whose weight is 200 N?

b) Calculate d

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c) Calculate F