¿Qué es una carga estática?

Una carga estática es una fuerza mecánica aplicada lentamente a un conjunto u objeto. Esto se puede contrastar con una carga dinámica, que es una fuerza que se aplica rápidamente. Las pruebas de carga estática son útiles para determinar las cargas máximas permitidas en estructuras de ingeniería, como puentes, y también pueden ser útiles para descubrir las propiedades mecánicas de los materiales.

Esta fuerza se aplica a menudo a las estructuras de ingeniería de las que depende la seguridad de las personas porque los ingenieros necesitan saber la fuerza máxima que puede soportar una estructura antes de que se derrumbe. Cualquier fuerza aplicada constantemente sin mover un objeto se considera una carga estática, y el conocimiento de cuánta carga puede manejar una estructura es útil para establecer márgenes de seguridad para la estructura. Limitar la carga a la mitad del máximo de una estructura dará un factor de seguridad de dos.

Un ascensor es un ejemplo en el que se produce una carga estática. Cuando diez personas se paran en un ascensor esperando que se cierren las puertas, están ejerciendo una carga estática porque las personas y el ascensor no se mueven entre sí. Las tensiones dentro del ascensor tienen tiempo para alcanzar el equilibrio en tales condiciones. Un ascensor debe ser probado para establecer un límite de peso máximo con un margen de seguridad aceptable.

Una carga dinámica, por otro lado, resulta cuando las condiciones de carga cambian con el tiempo. Cuando las personas se mueven en un ascensor, crean una carga dinámica y las tensiones en un punto del ascensor pueden variar considerablemente.

Los propios materiales pueden someterse a pruebas para descubrir sus propiedades fundamentales. Todos los materiales tienen un límite intrínseco de cuánta tensión o tensión de compresión pueden tolerar antes de ceder o deformarse permanentemente. El estrés es una medida de la fuerza por unidad de área en la sección transversal de un material, y cuando la fuerza por unidad de área se vuelve demasiado grande, se desarrollan fracturas microscópicas. Si la fuerza continúa aumentando, el material puede romperse por completo.

Se puede utilizar una prueba de tracción para determinar la resistencia a la tracción de un material. Los objetos entran en tensión cuando se aplican fuerzas hacia afuera a lo largo del mismo eje. Si las fuerzas se aplican verticalmente, los objetos tenderán a volverse un poco más altos pero más delgados. Esta deformación es temporal y desaparecerá una vez que las fuerzas hayan disminuido. Sin embargo, cuando las tensiones superan el límite elástico, las dimensiones de un material se modificarán permanentemente.

Una muestra sometida a una prueba de tracción normalmente puede soportar esfuerzos superiores a su límite elástico sin romperse. Sin embargo, en cierto punto, la muestra se romperá en dos pedazos porque crecerán las grietas microscópicas que resultaron de la fluencia. La tensión en el punto de rotura completa se denomina resistencia máxima a la tracción de un material.