GUÍA DE RESISTENCIA DE MATERIALES

1. Un montacargas levanta 425 kg de concreto. Calcular el peso del concreto, es decir, la

fuerza que ejerce el concreto sobre el montacargas.

2. Una tolva de carbón pesa 8500 lb. Determine su masa.

3. La figura muestra un pedestal de soporte diseñado para resistir cargas. Calcule el

esfuerzo en la parte superior del cuadrado del pedestal para una carga de 27500 lb. La

línea de acción de la carga que se aplicó está centrada sobre el eje del fuste, y la carga

se aplica a través de una placa gruesa que distribuye la fuerza a toda la sección

transversal del pedestal. Calcular el esfuerzo en la parte superior del pedestal.

4. La figura muestra dos varillas circulares que soportan una pieza de fundición que pesa

11,2 kN. Si cada varilla tiene 12,0 mm de diámetro, y ambas comparten por igual la

carga, calcule el esfuerzo en las varillas

5. Un camión de cuatro ruedas con una masa total de 4000 kg está sobre un puente. Si el

60% del peso está sobre las ruedas traseras, y el 40% sobre las delanteras, calcule la

fuerza ejercida sobre el puente por cada rueda.

6. La figura muestra dos varillas circulares que soportan una pieza de fundición que pesa

11,2

7. Para la operación de perforación que se muestra en la figura, calcule el esfuerzo

cortante en el material si se aplica una fuerza de 1250 lb a través de la perforadora. El

espesor del material es de 0.040 plg.

8. La fuerza en el eslabón de la junta del perno que se muestra en la figura es de 3550 N.

Si el perno tiene un diámetro de 10,0 mm, calcule el esfuerzo cortante en el perno.

9. Si la junta de pernos que acabamos de analizar se diseñara como se muestra en la figura,

calcule el esfuerzo cortante en el perno.

10. La figura muestra una cuña insertada entre una flecha y el cubo de un engrane. Si se

transmite un par de torsión de 1500 lb∙plg de la flecha al cubo, calcule el esfuerzo

cortante en la cuña. Como dimensiones de la cuña, utilice L=0,75 plg; h=b=0,25 plg.

11. Para la figura. El tubo cuadrado de acero transmite una fuerza de compresión axial de

30000 lb. Calcule el esfuerzo de compresión en el tubo y el esfuerzo de apoyo entre las

superficies en contacto. Considere que el peso de la pila de concreto es de 338 lb.

12. Calcule el esfuerzo en una barra redonda sujeta a una fuerza de tensión directa de 3200

N si su diámetro es de 10 mm.

13. Calcule el esfuerzo en una barra rectangular con dimensiones de sección transversal de

10 mm por 30 mm si se aplica una fuerza de tensión directa de 20 kN.

14. Un eslabón de una máquina empacadora automática se somete a una fuerza de tensión

de 860 lb. Si el eslabón es cuadrado de 0,40 plg de lado, calcule el esfuerzo en la varilla.

15. Una varilla circular, con diámetro de 3/8 plg soporta un calentador que pesa 1850 lb.

Calcule el esfuerzo en la varilla.

16. Se diseña una repisa para sostener cajones con una masa total de 1840 kg. Dos varillas

similares a las de la figura sostienen la repisa. Cada varilla tiene un diámetro de 12,0

mm. Suponga que el centro de gravedad de los cajones está en la parte media de la

repisa. Calcule el esfuerzo a la mitad de las varillas.

17. La base para la columna de concreto es circular con un diámetro de 8 plg, y soporta una

carga de compresión directa de 70000 lb. Calcule el esfuerzo de compresión en el

concreto.

18. Tres bloques de madera cortos y cuadrados de 31/2 plg de lado, soportan una máquina

que pesa 29500 lb. Calcule el esfuerzo de compresión sobre los bloques.

19. El eslabón de un mecanismo soporta una carga de compresión axial de 3500 N. Si tiene

una sección transversal cuadrada de 8,0 mm de lado, calcule el esfuerzo en el eslabón.

20. Una máquina con una masa de 4200 kg está sobre tres varillas de acero dispuestas como

se muestra en la figura. Cada varilla tiene un diámetro de 20 mm. Calcule el esfuerzo en

cada varilla.

21. Se utiliza una centrífuga para separar líquidos según sus necesidades, utilizando fuerza

centrífuga. La figura ilustra un brazo de una centrífuga con un balde en su extremo para

contener el líquido. En operación, el balde y el líquido tienen una masa de 0,40 kg. La

fuerza centrífuga tiene una magnitud en Newtons de: 201097,0 nRmF , en

donde m: masa en rotación del balde y el líquido (en kilograma); R: radio del centro de

masa (metros); n: velocidad derotación (revoluciones por minuto)=3000 rpm. Calcule el

esfuerzo en la barra redonda. Considere únicamente la fuerza debida al recipiente.

22. Una barra cuadrada soporta una serie de cargas como se muestra en la figura. Calcule

el esfuerzo en cada segmento de la barra. Todas las cargas actúan a lo largo del eje

central de la barra.

23. Repita el problema 22 con la siguiente figura.

24. Repita el problema 22 con la siguiente figura.

25. Calcule el esfuerzo en el miembro BD que se muestra en la figura, si se aplica una fuerza

F de 2800 lb.

26. Calcule las fuerzas en todos los miembros y los esfuerzos en la sección media, lejos de

las juntas. Considere que todas las juntas están unidas con pernos.

27. Repita el problema 26 con la siguiente figura.

28. Obtenga el esfuerzo de tensión en el miembro AB que se muestra en la figura.

29. La figura muestra la forma de una probeta que se utiliza para medir las propiedades a

tensión de los metales. Se aplica una fuerza de tensión axial a través de los extremos

roscados y la sección de prueba es la parte de diámetro reducido cerca de la parte

media. Calcule el esfuerzo en la porción media cuando la carga es de 12600 lb.

30. Un miembro corto sujeto a compresión tiene la sección transversal que se muestra en

la figura. Calcule el esfuerzo en él si se aplica una fuerza de compresión de 52000 lb en

línea con su eje centroidal.

31. Un miembro corto sujeto a compresión tiene la sección transversal que se muestra en

la figura. Calcule el esfuerzo en el miembro si se aplica una fuerza de compresión de 640

kN en línea con su eje centroidal

32. Una conexión de pasador como la que se muestra en la figura se somete a una fuerza

de 16,5 kN. Determine el esfuerzo cortante en el perno de 12,0 mm de diámetro.

33. Una pequeña grúa hidráulica como la que se muestra en la figura soporta una carga de

800 lb. Determine el esfuerzo cortante que ocurre en el perno en B, que está a esfuerzo

cortante doble. El diámetro del perno es de 3/8 pulg.

34.

35. La cremallera de un gato de camión tiene la configuración de dientes con la que se

muestra en la figura. Para una carga de 88 kN, calcule el esfuerzo cortante en la base del

diente.

36. La figura muestra un ensamble en donde el bloque superior está soldado al bloque

inferior. Calcule el esfuerzo cortante en el material de soldadura si la fuerza es de 88,2

kN.

37. La figura muestra un tornillo sujeto a una carga de tensión. Un modo de falla sería el

desprendimiento del vástago circular de la cabeza del tornillo, lo que sería una acción

cortante. Calcule el esfuerzo cortante en la cabeza para este modo de falla si se aplica

una fuerza de 22,3 kN.

38. La figura muestra una junta remachada que une dos placas de acero. Calcule el esfuerzo

cortante en los remaches debido a una fuerza de 10,2 kN aplicada a las placas.

39. La figura muestra una junta a tope remachada con cubreplacas que conectan dos placas

de acero. Calcule el esfuerzo cortante en los remaches debido a una fuerza de 10,2 kN

aplicada a las placas.

40. Tres placas de acero, cada una de 5/8 pulgadas de espesor, están unidas por dos

remaches de ½ pulgada como se presenta en la figura.

A. Si la carga P=10,0 k, ¿Cuál es la tensión máxima de aplastamiento que actúa sobre

los remaches?

B. Si la tensión tangencial última en los remaches es de 32 ksi, ¿qué fuerza P se

requiere para que falle por cortante?

41. La unión que se muestra en la figura se compone de cinco placas de acero, cada una con

5 mm de espesor, unidas mediante un solo perno con 6 mm de diámetro. La carga total

transferida entre las placas es de 6000 N, distribuidas como se muestra.

A. Calcule la tensión tangencial mayor en el perno, sin tomar en cuenta la fricción entre

las placas.

B. Calcule la tensión de aplastamiento más grande que actúa sobre el perno.

42. Dos cables de acero, AB y BC, sostienen una lámpara que pesa 15 lb (observe la figura).

El cable AB tiene un ángulo α=35° con respecto a la horizontal, mientras que el cable BC

mantiene un ángulo β=50°. Ambos tienen un diámetro de 25 milipulgadas (0,001 pulg).

Determine las tensiones de tracción AB y BC.

43. Un vagón cargado por completo con peso de 18 k se arrastra lentamente hacia arriba

por una vía inclinada mediante un cable de acero (ver figura). El cable tiene un área

efectiva en su sección transversal de 0,471 pulg2 y el ángulo de inclinación de la vía es

de 31°. ¿Cuál es la tensión de tracción t en el cable?

44. Una grúa de carga, compuesta por un larguero de acero ABC sostenido por un cable BD,

está sujeta a una carga P, como se muestra en la figura. El cable tiene un área transversal

efectiva A=481 mm2. Las dimensiones de la grúa son: H=1,6 m, L1=3,0 m y L2=1,5 m.

A. Si la carga P=32 kN, ¿Cuál es la tensión promedio de tracción en el cable?

B. Si el cable se reduce en 5,1 mm ¿cuál es la deformación promedio?

45. Una losa de hormigón armado de 2,5 m por lado y 225 mm de espesor es levantada por

cuatro cables unidos a sus esquinas, como se muestra en la figura. Los cables están

unidos a un gancho situado a 1,6 m sobre la loza. Los cables tienen un área transversal

efectiva A=190 mm2. Determinar la tensión t de tracción en los cables debido al peso

de la loza (obtener la densidad del hormigón armado).

46. Una estructura simétrica que consiste en tres barras articuladas está cargada por una

fuerza P (ver la figura). El ángulo entre las barras inclinadas y la horizontal es α=50°. La

deformación lineal en la barra central es de 0,0839. Determine la tensión de tracción en

las barras laterales si están hechas de acero estructural cuyo diagrama tensión-

deformación es el de la figura 1-12.

47. En una enorme grúa se utiliza una barra de acero de alta resistencia con un diámetro

d=2,25 pulg (ver la figura). El acero tiene un módulo de elasticidad E=29106 psi y un

coeficiente de Poisson =0,30. Debido a las necesidades de espacio, el diámetro de la

barra está limitado a 2,251 pulg cuando se comprime por fuerzas axiales. ¿Cuál es la

máxima carga de compresión Pmáx admisible?

48. Un cilindro hueco de bronce se comprime por una fuerza P (observe la figura). Tiene un

diámetro interno d1=1,85 pulg, y un diámetro externo d2=2,15 pulg, y un módulo de

elasticidad E=16000 ksi. Cuando la fuerza P aumenta de cero hasta 35 k, el diámetro

externo del cilindro aumenta en 0,0017 pulg.

A. Determine el incremento del diámetro interno.

B. Determine l incremento del espesor de la pared.

C. Determine el coeficiente de Poisson para el bronce.

49. En la figura siguiente se muestra la unión de una columna vertical y un soporte diagonal.

La conexión se compone de tres pernos de 5/8 pulg que unen dos placas de ¼ pulg (una

soldada a la columna y otra al extremo del soporte). La carga P sostenida por el soporte

es igual a 5,5 k. Determine las cantidades siguientes:

A. La tensión tangencial media prom sobre los pernos.

B. La tensión de aplastamiento b que hay entre las placas y los pernos (ignore la

fricción entre las placas)

50. Una viga cuadrangular hueca ABC de longitud L se sostienen por sus extremo A con un

perno con 7/8 pulg de diámetro que pasa a través de ella y de los pedestales de soporte

(observe la figura). El soporte rodante en B está ubicado a una distancia L/3 del extremo

A.

A. Determine la tensión tangencial media en el perno causado por una carga P igual a

3000 lb.

B. Determine la tensión media de aplastamiento que existe entre el perno y la viga

cuadrangular si el espesor de la pared de la viga es de ½ pulg.

51. Una placa de acero de dimensiones de 100 x 50 x 4,0 pulg es levantada por una eslinga

que tiene abrazaderas en cada extremo (ver figura). Los pasadores en las abrazaderas

son de 0,7 pulg de diámetro y están a 80 pulg entre sí. Cada mitad del cable forma un

ángulo de 30° con la vertical. Para esas condiciones determine la tensión tangencial

media prom en los pasadores y la tensión de aplastamiento b entre la placa de acero y

los pasadores.

52.