Física en las construcciones

De seguro colocar un bloque sobre otro sea la primera forma de construcción que desarrollamos cuando niñ@s. La humanidad, siguiendo un proceso de desarrollo similar, comenzó parando unas piedras sobre otras dando origen a las primeras construcciones. Piedra sobre piedra hace mención a la forma más básica de contrucción. Esto es muy razonable: Por nuestra experiencia cotidiana sabemos que es necesario afirmar una piedra o cualquier objeto si queremos mantenerlo a cierta distancia del suelo. Aprendemos los efectos de atracción de la gravedad es nuestra más temprana infancia.

Desde la antiguedad se conocen estructuras de piedra que parecen burlarse de la gravedad, como los arcos (*). La civilización avanza, y la arquitectura quiere ir más allá, construir estructuras más complejas, puentes más largos, edificios más altos y desafiantes. El peso de los objetos y la propia estructura actuando sobre vigas generan sobre estas esfuerzos de flexión, que se descomponen al interior de ellas en esfuerzos de compresión y tracción (ver dibujo); sin embargo los materiales usados hasta ahora son incapaces de resistir la tracción. Tampoco pueden hacerlo materiales como el ladrillo, ni siquiera el concreto tiene una buena resistencia a la tracción.

* La forma de los arcos permite convertir el peso de la estructura en esfuerzos de compresión al interior del mismo, lo que le permite sostenerse sin necesidad de un soporte visible. Como buenos vectores, los esfuerzos pueden descomponerse (mira la imagen adjunta).

El boom del hierro y los remaches invade Europa en el siglo XVIII, y con ello se inicia una era de construcción basada en descomponer los esfuerzos. Ya no sólo importa sostener el peso afirmándolo con soportes bajo él, generando compresión. Los esfuerzos ahora son descompuestos (los esfuerzos son vectores) y aparece la tracción. El hierro tiene una buena resistencia a la tracción y satisface plenamente los requerimientos de las nuevas construcciones. Actualmente todas las contrucciones y los puentes utilizan fierro, la mayoría de las veces en forma de una armadura revestida de hormigón, dando origen al término hormigón armado.

Un puente, por ejemplo, soporta el peso de los vehículos que transitan sobre él. Ese peso produce flexión sobre el puente, esfuerzo que es decompuesto en compresión y tracción. Si observas el dibujo verás una línea punteada. En la segunda imagen, cuando la viga es cargada, aparecen esfuerzos de compresión arriba y de tracción abajo de ella (puedes simularlo entrecruzando los dedos y haciendo fuerza como para hacerlos sonar. Verás tu piel estirarse en las palmas y comprimirse en la zona opuesta). Al diseñar y construir una viga, en la zona de tracción colocas hierro y, en la zona de compresión , hormigón.


Encontré esta página sobra historia de la construcción. Puede ser interesante visitarla.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%204/EL%20ARCO.htm

ALV

Sobre la creación de ideas

Esta era una vez que un señor estaba construyendo una terraza, y en un rato de descanso le pregunta al ayudante con el que trabajaba, si acaso conocía materiales anisotropos. El ayudante lo queda mirando sin dar respuesta. Ante esto, le dice a su ayudante que los materiales anisotropos son aquellos cuyas propiedadades no son las mismas (iguales) en todas direcciones.

Pasado un tiempo, decide seguir con su perorata: La palabra anisotropo significa que no es (prefijo an) isotropo. Isotropo, por su parte deriva de la palabra iso (igual).

El pobre ayudante a esta altura ya no podía articular palabra. Transpiraba helado.

Mira, ¿vez ese pedazo de plancha de fibra de vidrio que sobró?

Aquí es necesario detenerse un momento, ya que el público al cual está dirigdo este blog puede no conocer esas planchas o tener ideas imprecisas o equivocadas al respecto. Adjunto foto.

Las planchas de fibra de vidrio son translúcidas, y se usan generalmente para techar cobertizos o terrazas.

- Si
- Lo voy a poner en este lado que me faltó un poco.
- mmm...no se si funcione, por que el acanalado queda para el otro lado
- ¿Cómo?
- Claro, en el techo están colocadas con el acanalado a lo largo, en el sentido de escurrimiento del agua. Si usted coloca ese pedazo a continuación, por la forma que tiene y por el lugar donde lo quiere colocar, le va a quedar con el acanalado atravesado respecto del escurrimiento de agua dado por la pendiente. El agua va a quedar atrapada entre las ondas de la plancha.
- AAhh! O sea que si pongo la plancha en un sentido funciona y en otro sentido no. O sea que su comportamiento para permitir o no el escurrimiento de agua depende de la orientación del ondulado respecto de la pendiente de techo.

El ayudante comenzaba a comprender para donde iba la conversación.

- Vez que conoces materiales anisotropos. Te faltaba sólo conocer su nombre.

Moraleja: La construcción de conceptos abstractos en nuestras cabezas debe partir de ejemplos concretos, ojalá cercanos a la realidad cotidiana. (Constructivismo, Jean Piaget).

http://es.wikipedia.org/wiki/Constructivismo_(pedagogía)

O si prefieren, citando a Nicanor Parra: "Digo las cosas tales como son. O sabemos todo de antemano o no sabremos nunca absolutamente nada. Lo único que nos está permitido es aprender a escribir correctamente".

http://books.google.cl/books?id=tQHyHXTfUdAC&pg=PA89&lpg=PA89&dq=o+sabemos+todo+de+antemano+parra&source=web&ots=KijH9YQAgY&sig=biKLXjBnoVPDowgrf0KVtrc2X_A&hl=es&sa=X&oi=book_result&resnum=3&ct=result#PPA91,M1

Ahora, la pregunta del millón. ¿Qué relación tiene este artículo con la física?. A mi parecer, gran parte de la física "intuitiva" (física clásica) que se ve en el colegio se trata de ponerle nombre a cosas que conocemos o hemos experimentado: ¿Por qué flota un barco? (Principio de Arquímedes), ¿Por qué cuesta más empujar un auto pequeño que uno grande? (se relaciona con su inercia), ¿Por qué me deslizo más facíl sobre el piso mojado que sobre uno seco? (hablamos del roce), etc. Después vienen los cálculos.

ALV