Mecánica de la mozzarella: propiedades de la sección pizza en SOLIDWORKS
Posted on 26 junio, 2018
Nuestras madres siempre nos dicen que nunca juguemos con nuestra comida, pero ellas saben muy poco, por que ¡puedes aprender una lección de ingeniería con tu comida favorita!
En este blog nos enfocaremos en una de las comidas predilectas de todos: ¡pizza! Pero, así como de deliciosa que es, puede ser un poco difícil de comer. Todos hemos estado allí, a menos de que tu pizza sea súper delgada y crujiente, la rebana se puede desmoronar.
Aun así, los humanos somos ingeniosos y hemos encontrado formas de enfrentar este desafío. Primero, hay algunos que intentan agachar la cabeza y emboscar la porción desde abajo. Mientras se realiza el trabajo, puede ser complicado si la maniobra se ejecuta incorrectamente, sin mencionar, que puedes convertirte en ESA persona que dejar caer todo el queso de su pizza en su rostro.
Otras personas han descubierto que pudieron comer su pizza utilizando ambas manos a la vez. Si bien su técnica es efectiva, puede ser peligrosa para el usuario pues muchos relatan experiencias cercanas a la muerte, llegando al borde de la deshidratación, ya que no pudieron tomar una bebida con una de sus manos.
Otra técnica es dejar la pizza en el plato y llevar herramientas llamadas “cuchillos” y “tenedores”. Esto es controversial, puesto que, hay personas que señalan que cortar una pizza con cubiertos es inhumano, que debe de ser tratada con más respeto.
Sin duda, debe de haber una mejor manera, ¡Tenemos tecnología! ¡Tenemos SOLIDWORS! bueno, el desarrollo más reciente de los mejores investigadores de pizza del mundo nos da esta técnica: EL PELLIZCO.
Esto es cuando tu levantas tu rebanada de pizza por la corteza y pellizcas la porción de pizza por la mitad. Esto impone mágicamente a la pizza para que se mantenga firme, lista para ser disfrutada.
Pero, ¿por qué funciona esto? Demos un paso atrás y hagamos la pregunta ¿por qué las pizzas se desmoronan en primer lugar? Cuando sostenemos una rebanada de pizza por la corteza, la fuerza de gravedad esta tirando hacia abajo la pizza, la ubicación promedio de esta fuerza es en el centro de la masa. Esta fuerza esta muy lejos del punto fijo (mano) que esta sosteniendo la corteza. Esta situación es análoga a una viga en voladizo y da como resultado un momento claro de flexión que hace que la pizza se caiga (molestamente) hacia abajo.
Esto tiene sentido, excepto el ¿cómo ayuda el prensado de la pizza al final con esto? El prensado de la pizza no cambia la masa (o la gravedad de la Tierra) por lo que la magnitud de la fuerza del peso permanece igual. La ubicación del centro de masa no ha cambiado tampoco (suponiendo que no hayas tomado un bocado al leer esto, por supuesto), y la ubicación de la mano tampoco ha cambiado. ¡Entonces, el momento de flexión neto también es el mismo! ¡¿Lo que nos da?¡
Hay otra propiedad que determina la deflexión neta en una viga en voladizo: propiedades específicas de sección. Así es, la forma de la viga afecta la forma en que una viga se dobla bajo carga. Es esta la propiedad que explica por qué los ingenieros civiles aman tanto la viga doble, ya que es muy buena para resistir el momento de flexión debido a su forma. Específicamente, la viga doble tiene un alto segundo de momento de la propiedad del área (o momentos principales de inercia del área). Si usted mira en esta página puede observar las fórmulas para muchas formas de sección transversal.
Miré durante horas y no pude encontrar la ecuación para la pizza. Sin embargo, eso no es un problema, ¡Porque podemos calcularlo con SOLIDWORKS!
¡Aquí, he hecho para ustedes una rebanada de pizza!, pero esta pizza no es para comerla, es para ciencia…. Y luego comer. Entonces, ¿Cómo podemos encontrar el segundo momento del área de la pizza en una locación particular? Esto es una propiedad de sección, ¡entonces tenemos que seccionarla primero! Haga clic en la herramienta de sección en la parte superior de la barra de herramientas. Colocaré un plano de sección a una pulgada de la corteza (¡no, no me la he comido todavía!).
Ahora, la sección de la corteza es básicamente un rectángulo y se puede calcular manualmente si eres un nerd y te gustan las matemáticas, pero también se puede calcular con SOLIDWORKS. Vaya a la pestaña de Evaluar y haga clic en “Propiedades de la sección”, aparece una ventana no muy diferente a las propiedades de masa. Seleccione la cara de la sección y haga clic en “Recalcular”. SOLIDWORKS mostrará los resultados en esa ventana.
Muchos números se muestran en la pantalla, porque SOLIDWORKS calcula los momentos de inercia con respecto a muchos ejes a la vez, pero el valor que estamos buscando se enumera como Ix = 3759 mm ^ 4.
Este es el momento principal de inercia con respecto al eje x (el eje neutro).
¡Ahora, apliquemos nuestra técnica secreta y luego recalculemos Ix! Aquí esta mi engarzado magistral de esta porción, así como su sección:
Esa sección transversal se ve muy diferente, pero veamos lo que dicen los números.
Podemos ver que, aunque el área de la sección transversal permaneció prácticamente igual en 925 mm², el momento principal de inercia del área Ix se disparó a más de 130982 mm ^ 4, ¡un aumento de 35 veces!
Así que eso es bueno y todo, ¿pero ¿Cómo exactamente un Momento Principal de Inercia corresponde a la resistencia al doblar para una pizza en voladizo?
Consideremos la ecuación que describe la deflexión máxima en una viga en voladizo bajo una carga distribuida uniformemente, donde:
- delta (δ) es deflexión máxima
- q es la carga distribuida uniforme
- L es la longitud de la viga
- E es el Módulo de Elasticidad (una propiedad de material)
- Y el momento principal de inercia del área
Lo que realmente nos deja es esto: la ecuación para la desviación depende inversamente del Momento de Inercia. En términos simples, cuando el valor de Ix aumenta, el valor de la deflexión disminuye … y eso es exactamente lo que nos gusta de nuestra pizza. ¡Gracias por seguirnos!
Traducido por: SolidServicios
Author: Robert Maldonado, Application Engineer at DesignPoint
Post Original: http://blogs.solidworks.com/tech/2018/06/mechanics-of-mozzarella-section-properties-of-pizza-in-solidworks.html
