Cálculo de tensiones[Reto "intelectual"]

[PIK]

Hombre, si echas un vistazo a algún libro sobre arquitectura naval (a mí me gusta mucho el de Pierre Gutelle, "Architecture du voilier", lamentablemente no traducido) verás que el problema, sin ser inabordable, tiene su miga. Básicamente tienes que plantear el palo con las fuerzas que se ejercen sobre él, es decir, la fuerza del viento sobre la vela (reducida al centro vélico y dependiente como es natural de la velocidad del viento y del ángulo de incidencia) y la fuerza ejercida por los obenques (de barlovento) y crucetas, estays, escota y contra, así como la base del palo. A partir de ahí se plantea un problema de equilibrio totalmente dependiente de la geometría de cada velero, y se deducen todas las fuerzas, no sin cierto trabajo (eso sin suponer aceleraciones).
En resumen, buscar una fórmula mágica me parece inviable.

[BORRASCA]

Formula de Euler (Resistencia materiales)
P= (pi ^2/n)*(ExI/(k*h)^2)
Como te comentaron Velocidad de viento+angulo de incidendia +escora = presion sobre la vela. Esto se reduce a una fuerza en el centro velico, que con los momentos correspondientes se traslada a la jarcia.
A mayores componentes debido a desplazamiento y velocidad del barco.
Ademas esfuerzos por socollazo debidos a la mar o al llenarse la vela de golpe.
Sin grandes conocimientos de mecanica y dinamica, es dificil, que puedas calcularlo
Simplemente fijate como los obenques de sota quedan flojos y los de barlo tensos a tope, lo cual origina ciclos de traccion y aflojado

[Kumbaya]

Originalmente publicado por BORRASCA

Formula de Euler (Resistencia materiales)
P= (pi ^2/n)*(ExI/(k*h)^2)
Como te comentaron Velocidad de viento+angulo de incidendia +escora = presion sobre la vela. Esto se reduce a una fuerza en el centro velico, que con los momentos correspondientes se traslada a la jarcia.
A mayores componentes debido a desplazamiento y velocidad del barco.
Ademas esfuerzos por socollazo debidos a la mar o al llenarse la vela de golpe.
Sin grandes conocimientos de mecanica y dinamica, es dificil, que puedas calcularlo
Simplemente fijate como los obenques de sota quedan flojos y los de barlo tensos a tope, lo cual origina ciclos de traccion y aflojado

Es que no hace falta más conocimientos de dinámica, se reduce a esas 6 ecuaciones. La cuestión es que hay 7 incógnitas y 6 ecuaciones (y no hay más ecuaciones posibles...), y eso no tiene solución posible, trasladar momentos etc. no tiene mucha importancia, se puede hacer con suma facilidad...

Hombre, si echas un vistazo a algún libro sobre arquitectura naval (a mí me gusta mucho el de Pierre Gutelle, "Architecture du voilier", lamentablemente no traducido) verás que el problema, sin ser inabordable, tiene su miga. Básicamente tienes que plantear el palo con las fuerzas que se ejercen sobre él, es decir, la fuerza del viento sobre la vela (reducida al centro vélico y dependiente como es natural de la velocidad del viento y del ángulo de incidencia) y la fuerza ejercida por los obenques (de barlovento) y crucetas, estays, escota y contra, así como la base del palo. A partir de ahí se plantea un problema de equilibrio totalmente dependiente de la geometría de cada velero, y se deducen todas las fuerzas, no sin cierto trabajo (eso sin suponer aceleraciones).
En resumen, buscar una fórmula mágica me parece inviable.

Gracias por la bibliografía. Voy a ver si consigo el libro en .pdf.
Sobre lo que dices, lo que he hecho es simplificar el problema al máximo. Ya sé que depende de la geometría, pero ni siquiera he llegado a eso.
Sí que sé que las acciones sobre la vela se reducen a una fuerza en el centro vélico, pero estoy operando "como si fuera conocida", interviene como dato y no como incógnita en el problema. Es decir, supongo que ya se sabe. No busco una aplicación numérica inmediata porque, como bien dices, depende muchísimo de la geometría del problema. Sin embargo, me extraña que aún en un problema muy simplificado no tenga solución.
La única otra suposición que puedo hacer es suponer que la dirección de la reacción en la escota es conocida (en rigor es una cuerda, y sólo puede hacer fuerzas en una dirección), y hay podría aclararse el asunto, pero... Lo que me huele raro es que aún a geometría conocida no salga...

[PIK]

Bueno, si consideras las fuerzas sobre la botavara (que gira libre sobre el mástil), la tensión en la escota de la mayor la puedes calcular de forma sencilla planteando el equilibrio entre el momento creado por el empuje de la vela y por la escota. Tendrás que hacer alguna suposición respecto a la acción de la contra en este equilibrio (puedes suponer que compensa toda la fuerza vertical, por ejemplo, y la escota compensa el esfuerzo horizontal).
Para la fuerza en la base del palo puedes considerar el palo como fijo en sus extremos (y así te olvidas de las fuerzas en la jarcia fija) y además con rotación libre en la punta, con lo que puedes sacar también los esfuerzos horizontales en la base.
De todas formas seguirás necesitando el centro vélico y el lugar en que actúa el puño de escota.
Buen entretenimiento!

[BORRASCA]

" se reduce a esas 6 ecuaciones. "
Segun tu cuales son esas ecuaciones, no consigo verlas

[Kumbaya]

Originalmente publicado por BORRASCA

" se reduce a esas 6 ecuaciones. "
Segun tu cuales son esas ecuaciones, no consigo verlas

En la hoja que he puesto (no sé si se lee) aparece: son las del final.
Son dos ecuaciones vectoriales (que en 3 dimensiones son 6 ecuaciones...).
Que son "sumatorio de fuerzas igual a masa por aceleración del centro de masas" y "sumatorio de momentos igual a derivada temporal de momento cinético" (en este caso 0, pero si no se puede calcular con "alguna facilidad").

Bueno, si consideras las fuerzas sobre la botavara (que gira libre sobre el mástil), la tensión en la escota de la mayor la puedes calcular de forma sencilla planteando el equilibrio entre el momento creado por el empuje de la vela y por la escota. Tendrás que hacer alguna suposición respecto a la acción de la contra en este equilibrio (puedes suponer que compensa toda la fuerza vertical, por ejemplo, y la escota compensa el esfuerzo horizontal).
Para la fuerza en la base del palo puedes considerar el palo como fijo en sus extremos (y así te olvidas de las fuerzas en la jarcia fija) y además con rotación libre en la punta, con lo que puedes sacar también los esfuerzos horizontales en la base.
De todas formas seguirás necesitando el centro vélico y el lugar en que actúa el puño de escota.
Buen entretenimiento!

Bueno, empiezo por el final. El centro vélico y el lugar en que actúa el puño de escota se supone que "son conocidos". Se pueden calcular de otra manera.
Sobre la botavara, he considerado que "no está" y que no hay contra. Por eso digo, he reducido el problema al máximo. En cuanto lo pueda ver claro por ahí se puede ir añadiendo coplejidad a gusto. El problema es que las uniones como la del grátil y la del pujamen (cuando hay botavara) son un poco complicadas de "modelizar", porque no es tan simple sustituirlas como "una reacción en un punto". Pero por otra, te facilita la geometría, porque tienes bien definidos dos extremos de la vela, pero...

Bueno, gracias y basta por ahora

PD: Sobre el tema de las fuerzas de fricción... Creo que sé cómo hacerlo, en teoría es muy fácil, lo difícil es la aplicación a un caso concreto por cuestiones de geometría...

[PIK]

Bueno, como ya me he picado, te envío el cálculo de la tensión en la escota, ojo, suponiendo que la contra es la que mantiene el ángulo de la botavara con el mástil (como si la vela fuese rígida).
Solo te falta buscar la fuerza Fcv sobre el centro de vela (hay tablas en función de la velocidad del viento por m2).

[Kumbaya]

Originalmente publicado por PIK

Bueno, como ya me he picado, te envío el cálculo de la tensión en la escota, ojo, suponiendo que la contra es la que mantiene el ángulo de la botavara con el mástil (como si la vela fuese rígida).
Solo te falta buscar la fuerza Fcv sobre el centro de vela (hay tablas en función de la velocidad del viento por m2).

Claro, el tema es que tomas el ángulo alfa como dato. Entonces pasas a tener 6 incógnitas (antes eran un momento, los módulos de dos fuerzas y sus respectivas direcciones (Que en 3 dimensiones son dos incógnitas)). Sin consideras que sabes la dirección de la escota (que, después de todo, es una concesión posible, porque sabes que sólo puede aguantar esfuerzos en su dirección). Y puesto esto el resto sale. Sobre la Fcv realmente no hay que preocuparse, eso se calcula de otra manera y no entra en juego.
Ante todo gracias, pero claro, ahora viene lo difícil, porque con esto se puede sacar el modelo simplificado, ahora habría que empezar a pensar en obenques, stays, etc. Pero eso mejor otro día que ya...

Bueno gracias y , ahora estoy viendo si consigo el libro que me recomendaste en internet...

[joker17]

mmmmmmmmm, vamos a ver

el ingeniero parla: plantea
para los que calculan así de forma ideal solo advierto que las poleas tienen masa.... advertidos se os va todo al agujero, aahh por cierto si sois maniaticos como soy yo plantear la cizalla, que os vais a llevar una sorpresa en las uniones...

PD: ¿ y si construimos funciones de airy ? tal vez nos irá mejor

birrotes

[LitianAnders]

Originalmente publicado por PIK

Bueno, como ya me he picado, te envío el cálculo de la tensión en la escota, ojo, suponiendo que la contra es la que mantiene el ángulo de la botavara con el mástil (como si la vela fuese rígida).
Solo te falta buscar la fuerza Fcv sobre el centro de vela (hay tablas en función de la velocidad del viento por m2).

Siguiendo con este tema tan apasionante y rizando un poco el rizo, ¿se podrían calcular las tensiones en cada uno de los lados de una vela? Quiero decir, yo necesito saber la tensión a la que está sometido el balumero por ejemplo, supongo que a partir de la tensión que soporta la vela se podrá hacer. En algún sitio he leído que en el balumero es 1.5 pero no se de donde sale eso.