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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
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