27.6 : Carga de impacto en una viga voladiza

El análisis de una viga en voladizo con una sección transversal circular sometida a una carga de impacto en su extremo libre ilustra la conversión de energía potencial de un objeto caído en energía cinética, que luego es absorbida por la viga como energía de deformación. Este proceso es crucial para comprender cómo se comportan los materiales bajo cargas dinámicas, lo cual es importante en campos como la construcción y el aeroespacial.

Cuando un objeto se deja caer sobre el extremo libre de un voladizo, su energía potencial debida a la gravedad se transforma en energía cinética en el punto de impacto. Esta energía hace que la viga se doble, creando un momento flector que varía a lo largo del voladizo. La energía de deformación, que es la energía almacenada debido a esta flexión, alcanza su máximo en el extremo fijo de la viga. La integración de la energía de deformación a través de la viga ayuda a evaluar la carga máxima que la viga puede soportar antes de fallar.

Esta carga máxima es crítica para determinar la tensión máxima experimentada por la viga. La tensión depende tanto de la carga máxima como de las propiedades geométricas de la viga, específicamente del momento de inercia, que involucra su radio para una sección circular.

En última instancia, comprender la tensión máxima en términos del módulo de elasticidad del material y la energía de deformación desarrollada es esencial para diseñar estructuras que sean capaces de soportar cargas dinámicas inesperadas sin fallar.