Autor Tema: Pruebas de tiro en piscina 2012  (Leído 83008 veces)

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Desconectado dentex

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Re:Pruebas de tiro en piscina 2012
« Respuesta #645 en: 29 de Enero de 2013, 12:27:52 pm »
Para mí, lo más interesante de todo esto es que si conociésemos la constante elástica de las diferentes gomas -que se determina con un dinamómetro y una regla, nada más!- sería mucho más sencillo poder comparar configuraciones.

Tienes que tener en cuenta que la constante elástica, depende de la longitud de cada goma. Con lo cual, la cosa se complica a la hora de hacer comparaciones...
Estrictamente hablando, k depende de la sección de la goma y del material. Pero en nuestro caso no podemos despreciar el efecto de los casquillos o nudos de montaje, zonas en las que se produce una menor estricción y que tendrá más influencia en gomas cortas, así que la longitud sí tendrá bastante relevancia.

De todas formas y si no me equivoco, lo más probable es que la variación de k sea casi lineal, descendiendo levemente cuanto más larga sea la goma para hacerse constante a partir de determinadas longitudes  8). Como el experimento a realizar para determinarlo es más que sencillo, no veo problema en que se puedan ensayar muestras de diferentes longitudes para verificar esta hipótesis  :)

Aunque la sección y el material fueran el mismo, la constante de elasticidad seguiría dependiendo de la longitud.

Por ejemplo, en el caso de un muelle (sección constante); la constante de elasticidad, depende de la longitud de cada muelle en cuestión.
« Última modificación: 29 de Enero de 2013, 12:44:22 pm por dentex »
Mero, merazo, bueno pal bazo

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Desconectado Luigi_M

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Re:Pruebas de tiro en piscina 2012
« Respuesta #646 en: 29 de Enero de 2013, 02:02:54 pm »
Para mí, lo más interesante de todo esto es que si conociésemos la constante elástica de las diferentes gomas -que se determina con un dinamómetro y una regla, nada más!- sería mucho más sencillo poder comparar configuraciones.

Tienes que tener en cuenta que la constante elástica, depende de la longitud de cada goma. Con lo cual, la cosa se complica a la hora de hacer comparaciones...
Estrictamente hablando, k depende de la sección de la goma y del material. Pero en nuestro caso no podemos despreciar el efecto de los casquillos o nudos de montaje, zonas en las que se produce una menor estricción y que tendrá más influencia en gomas cortas, así que la longitud sí tendrá bastante relevancia.

De todas formas y si no me equivoco, lo más probable es que la variación de k sea casi lineal, descendiendo levemente cuanto más larga sea la goma para hacerse constante a partir de determinadas longitudes  8). Como el experimento a realizar para determinarlo es más que sencillo, no veo problema en que se puedan ensayar muestras de diferentes longitudes para verificar esta hipótesis  :)

Aunque la sección y el material fueran el mismo, la constante de elasticidad seguiría dependiendo de la longitud.

Por ejemplo, en el caso de un muelle (sección constante); la constante de elasticidad, depende de la longitud de cada muelle en cuestión.
Perdón, tienes toda la razón! He escrito demasiado rápido, cuando en este mismo post yo mismo he dicho que depende de las 3 variables  :-[. Edito, para que nadie se lleve a engaño  :)
La constante k es directamente proporcional al área A y el módulo de Young E -característico de cada material-, e inversamente proporcional a la longitud del resorte L: K=AE/L
 

Desconectado Luigi_M

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Re:Pruebas de tiro en piscina 2012
« Respuesta #647 en: 29 de Enero de 2013, 02:20:45 pm »
Una cuestión interesante respecto a la segunda gráfica es que siendo la goma del mismo material y longitud, K varía sólo en función del diámetro. Como el cociente tensión/elongación es constante (es el módulo de Young), teóricamente estaríamos siempre sobre la misma recta, y las desviaciones de la misma nos darían la incidencia del montaje de los casquillos o nudos en el sistema.
 

Desconectado CT

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Re:Pruebas de tiro en piscina 2012
« Respuesta #648 en: 29 de Enero de 2013, 02:56:35 pm »
Carlos (CT), creo que veo un error en tu planteamiento :-\ : estás dando como hipótesis de partida que la energía de la precarga no se usa, sin más. Eso es lo mismo que decir que toda la energía de la parte situada más allá de la polea se pierde en la misma, porque en algún lado tendrá que estar esa energía. En mi opinión, y dentro de las simplificaciones que estamos haciendo, lo que tendríamos el el gráfico de la energía de descarga sería un escalón en eta0, correspondiente a la energía disipada en la polea, que implica que -teóricamente- se podría aprovechar una parte de la precarga  :)

En la última gráfica estás mezclando conceptos. Si un fusil normal y un roller tienen exactamente la misma goma (misma longitud, mismo material, mismo diámetro), y le das el mismo alargamiento, tienes que tener las misma gráficas: la fuerza depende del alargamiento y de la constante k del resorte, y estamos suponiendo ambas idénticas. Insisto en el experimento que os propuse: misma goma -material, longitud y diámetro- usada con el mismo alargamiento en un roller y un monogoma (...mucho más largo): la diferencia de energía será la perdida de las poleas.

 Lo que sí  ocurre es los roller pueden usar gomas más largas, que tienen un k más bajo que la misma goma más corta, así que para cargar con la misma fuerza hace falta más alargamiento; dependiendo de la incidencia de ese incremento de longitud en la constante elástica, podríamos tener mayor energía, como parece que pasa. Y dentro de un orden, esto mismo es lo que parece que ocurre al usar gomas más delgadas: menor k implica mayor alargamiento y elongación, que a la misma fuerza de carga -y siempre dependiendo de la incidencia de la relación entre área y longitud de la goma en el coeficiente K- puede suponer que la goma más fina acumule más energía.
Si tengo tiempo lo pongo gráficamente, que creo se entendería mejor  :)
 
Pero que conste que todo esto son teorías sobre unos sistemas enormemente complejos, por la cantidad de variables que inciden sobre los mismos y lo difícil de determinarlas, que limitan enormemente nuestras posibilidades de análisis numérico y hacen que estas pruebas en piscina sean más que interesantes para ver el resultado práctico de nuestras especulaciones. Pero creo que un sencillo ensayo para determinar la constante k de las diferentes gomas -nada más que comprobar la relación entre fuerza aplicada y alargamiento para distintas probetas, caracterizadas por su material, diámetro y longitud-  sería también muy interesante. Alguien se anima?  ;-)


Hola Luigi.
Perdona  que  o habia visto este escrito tuyo, además estoy sin tiempo.
Te respondo:
Voy punto por punto.

1er párrafo: la energía no se pierde en la polea. Queda en l a goma. La goma pretensada nunca se destensa y por tanto no puede devolver la energía.
 No se aprovecha nunca la precarga. Lo que consigues con la precarga es que con igual alargamiento de las gomas acumulas más energía que si lo haces con las gomas en reposo.
Una cosa es la precarga y otra la energía que hay acumulada en la parte de abajo del fusil cuando está cargado que es mayor que la de precarga.

2º párrafo: Se mezclan conceptos.
Una cosa son las variables físicas, fuerza y alargamiento y otras la tensión y la deformación. Creo que fuerza y alargamiento está bastante claro lo que es, no así la tensión y la deformación. Tensión es fuerza
dividida entre superficie y  es una variable ingenieril, es decir, no
 depende de la muestra que estemos probando.
 Conocida la fuerza y el diámetro puede conocerse la tensión.
Por ejemplo, Resistencia es la tensión última. Es decir, un material tiene una resistencia dada siempre en Pa (Pastal, que es una unidad de tensión/presión) para cualquier forma o diámetro o lo que sea que esté hecho con ese material.
Sin embargo, si pretendes romper una goma con una resistencia dada en distintos diámetros tendrás que aplicar fuerzas distintas: más a mayor diámetro.
La deformación, a diferencia del alargamiento, no depende de la longitud, es un porcentaje.

La constante de comportamiento elástico lineal, módulo elástico o módulo de Young o ley de Hooke (si es un muelle) es el cociente entre la tensión aplicada y la deformación sufrida, siempre que no se sobrepase el límite elástico del material.
Si lo que se divide es fuerza entre alargamiento (variables físicas) el cociente no es una constante! Depende de las condiciones del ensayo.
 Sin embargo, si divides tensión y deformación se obtiene una constante que es igual para todos los ensayos que se hagan sobre ese material en cualquier parte del mundo y de cualquier manera.
Por ello, la gráfica que dibujé de fuerza-alargamiento que dibujé presenta distintas
pendientes para el mismo material. Porque el diámetro de la goma es mucho menor.
Lo que se pretende representar ahí es que a igualdad de fuerza de carga, como la longitud de la goma roller es mayor (o por lo menos creo que sí) y su diámetro en menor entonces, el alargamiento sufrido es mayor y también lo es la energía que acumula. No obstante, insisto, si lo que se dibuja es una curva ( recta en este caso) tensión-deformación da igual que sea la goma de un fusil normal, un roller o
la goma de un condón que todos tendrán la misma pendiente (módulo elástico) pero si
dibujas la gráfica fuerza-alargamiento, la probeta de mayor sección resistente
solicitará más fuerza para alargarse.

3er párrafo: Es exactamente lo mismo que te dije yo. Solo que estás
confundiendo el concepto de constante elástica, la pendiente de la que hablas no es la constante elástica. Esa pendiente depende del diámetro de la goma. La goma que más se alargue no acumula más energía. A final depende de la tensión que tengas que
aplicar. Más tensión para cargar un fusil, entonces más energía.

4 parrafo: son sistemas enormemente sencillos. La única complicación (si los fusiles
son iguales y las gomas del mismo material) es la longitud y diámetro de la goma y
la resistencia y el momento de inercia de la polea. Los dos últimos son
prácticamente despreciables si la polea funciona bien.


Las virtudes o defectos del RG son propios del sistema y no de sus elementos.
No obstante, creo que no es necesario profundizar tanto.

Un saludo.
Carlos.




 

Desconectado Luigi_M

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Re:Pruebas de tiro en piscina 2012
« Respuesta #649 en: 29 de Enero de 2013, 04:51:53 pm »
Hola Luigi.
Perdona  que  o habia visto este escrito tuyo, además estoy sin tiempo.
Te respondo:
Voy punto por punto.
1er párrafo: la energía no se pierde en la polea. Queda en l a goma. La goma pretensada nunca se destensa y por tanto no puede devolver la energía.
 No se aprovecha nunca la precarga. Lo que consigues con la precarga es que con igual alargamiento de las gomas acumulas más energía que si lo haces con las gomas en reposo.
Una cosa es la precarga y otra la energía que hay acumulada en la parte de abajo del fusil cuando está cargado que es mayor que la de precarga.
Échale un ojo a la primera gráfica que puse. Tu hipótesis vendría a ser que el escalón de las poleas llega hasta 0, con lo que la energía de precarga no se aprovecha; como te he dicho, aunque discrepo, es una posibilidad. Pero esto que dices es incongruente con lo que afirmas en la respuesta al párrafo 4º, conforme las pérdidas en la polea son despreciables…

2º párrafo: Se mezclan conceptos.
Una cosa son las variables físicas, fuerza y alargamiento y otras la tensión y la deformación. Creo que fuerza y alargamiento está bastante claro lo que es, no así la tensión y la deformación. Tensión es fuerza dividida entre superficie y  es una variable ingenieril, es decir, no depende de la muestra que estemos probando.
 Conocida la fuerza y el diámetro puede conocerse la tensión.
Por ejemplo, Resistencia es la tensión última. Es decir, un material tiene una resistencia dada siempre en Pa (Pascal, que es una unidad de tensión/presión) para cualquier forma o diámetro o lo que sea que esté hecho con ese material.
Sin embargo, si pretendes romper una goma con una resistencia dada en distintos diámetros tendrás que aplicar fuerzas distintas: más a mayor diámetro.
La deformación, a diferencia del alargamiento, no depende de la longitud, es un porcentaje.

La constante de comportamiento elástico lineal, módulo elástico o módulo de Young o ley de Hooke (si es un muelle) es el cociente entre la tensión aplicada y la deformación sufrida, siempre que no se sobrepase el límite elástico del material.
El módulo de Young o módulo elástico de un material, designado por la letra E, es la relación entre tensión y deformación, que para el tramo elástico del comportamiento del material es una recta, implicando que E es constante. (Realmente, E suele describir una curva ascendente con menor pendiente en el tramo superior, hasta alcanzar el límite de rotura).

Si lo que se divide es fuerza entre alargamiento (variables físicas) el cociente no es una constante! Depende de las condiciones del ensayo.
 Sin embargo, si divides tensión y deformación se obtiene una constante que es igual para todos los ensayos que se hagan sobre ese material en cualquier parte del mundo y de cualquier manera.
Ídem anterior, la relación entre tensión y deformación es E

Por ello, la gráfica que dibujé de fuerza-alargamiento que dibujé presenta distintas pendientes para el mismo material. Porque el diámetro de la goma es mucho menor.
Lo que se pretende representar ahí es que a igualdad de fuerza de carga, como la longitud de la goma roller es mayor (o por lo menos creo que sí) y su diámetro en menor entonces, el alargamiento sufrido es mayor y también lo es la energía que acumula. No obstante, insisto, si lo que se dibuja es una curva ( recta en este caso) tensión-deformación da igual que sea la goma de un fusil normal, un roller o la goma de un condón que todos tendrán la misma pendiente (módulo elástico) pero si dibujas la gráfica fuerza-alargamiento, la probeta de mayor sección resistente solicitará más fuerza para alargarse.
…porque el área sí influye en la constante elástica K de la goma/muelle!
De todas formas y siempre dentro de un orden dentro de las simplificaciones que estamos haciendo (no vamos a traer aquí el módulo de elasticidad transversal G, que seguro es diferente en función de si la goma es fabricada extrusión o por capas), el área es proporcional al alargamiento (A1=A0 • L0/L1)

3er párrafo: Es exactamente lo mismo que te dije yo. Solo que estás confundiendo el concepto de constante elástica, la pendiente de la que hablas no es la constante elástica. Esa pendiente depende del diámetro de la goma. La goma que más se alargue no acumula más energía. A final depende de la tensión que tengas que aplicar. Más tensión para cargar un fusil, entonces más energía…
…a la misma elongación! En tanto la gráfica fuerza/alargamiento nos da la relación F=Kx, K es constante. La energía acumulada en el elástico depende de la relación tensión/elongación, no de lo anterior
K, conocido como constante elástica en muelles (y como rigidez axial cuando hablamos de deformaciones en elementos rígidos), depende del material, la longitud y la sección.

4 parrafo: son sistemas enormemente sencillos. La única complicación (si los fusiles son iguales y las gomas del mismo material) es la longitud y diámetro de la goma y la resistencia y el momento de inercia de la polea. Los dos últimos son prácticamente despreciables si la polea funciona bien.
Por enésima vez, si haces la prueba, te garantizo que el roller entregará menos energía que la misma goma (material, sección y longitud inicial) trabajando sobre un fuste recto. Además de los problemas que implica el cambio de dirección del movimiento de la goma en 180º,las poleas tienen coartado su giro por el rozamiento entre sus elementos, proporcional a la fuerza ejercida por las gomas, así que ahí también tendrás pérdidas. Y si me apuras, en algunos sistemas que se ven incluso podríamos tener deformación por flexión en el eje y aplastamientos por compresión en el apoyo en el fuste, dada la reducida sección de trabajo que dejan, con las consiguientes pérdidas adicionales.

Las virtudes o defectos del RG son propios del sistema y no de sus elementos.
No obstante, creo que no es necesario profundizar tanto.
Un saludo.
Carlos.
Hacer unos números es barato, y siempre se sacan conclusiones  ;) 8)
 

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