Física aplicada a la arquitectura
Física aplicada a la arquitectura
La física en FARUSAC Específica se orienta a la estática y a los fenómenos físicos que condicionan el edificio: fuerzas, momentos, reacciones, esfuerzos, centro de gravedad, presión, dilatación y confort. Se espera que el postulante interprete un sistema estructural simple y que distinga masa de peso, fuerza de momento y tensión de deformación.
Reglas y conceptos centrales
- Peso: W = m·g, con g ≈ 9,8 m/s². La masa se mide en kg; el peso, en N o kN.
- Equilibrio: ΣF = 0 y ΣM = 0. El momento de una fuerza respecto de un punto es M = F·d, con d perpendicular a la línea de acción.
- Viga simplemente apoyada: las reacciones se obtienen tomando momentos en un apoyo y verificando la suma vertical.
- Esfuerzo normal: σ = F/A; deformación unitaria: ε = ΔL/L; módulo de elasticidad: E = σ/ε.
- Presión: p = F/A; presión hidrostática: p = ρ·g·h.
- Dilatación lineal: ΔL = α·L·ΔT. En cerramientos, juntas y apoyos absorben esos movimientos.
- Apoyos: la articulación fija restringe dos traslaciones; el apoyo móvil, una; el empotramiento, traslación y giro.
Ejemplo resuelto
Una viga de 6 m está simplemente apoyada en A (izquierda) y B (derecha). Recibe una carga puntual de 12 kN a 2 m de A. Para hallar R_B se toman momentos en A: R_B × 6 m − 12 kN × 2 m = 0, de donde R_B = 4 kN. Luego, por ΣF_y = 0: R_A + 4 kN − 12 kN = 0, así que R_A = 8 kN. La carga está más cerca de A, por eso A recibe la mayor reacción. Si se agregara el peso propio de la viga, habría que distribuirlo y volver a calcular.
Errores que cuestan puntos
- Usar kilogramos como si fueran kilonewtons.
- Tomar como brazo de momento la distancia oblicua en lugar de la perpendicular.
- Olvidar el peso propio o las cargas distribuidas.
- Confundir centro de gravedad con centroide geométrico cuando hay materiales distintos.
- Mezclar unidades de presión, tensión y energía.