Una muesca en la ingeniería mecánica y de materiales se refiere a un defecto deliberadamente introducido en forma de V, en forma de U o circular en un material plano por el cual se concentra la tensión1. Las geometrías de muesca juegan un papel importante en la mecánica de fracturas y la caracterización de materiales. Las muescas se encuentran comunmente en ensayos de impacto de materiales en los que es necesaria la presencia controlada de un origen de grietas morfologícas para lograr la caracterización estandarizada de la resistencia a la fractura del material. Esto se realiza con mayor frecuencia utilizando el Péndulo de Charpy2, en la cual el impacto de un martillo de péndulo (percutor) con una muestra (probeta en la cual se ha formado una muesca horizontal) y la altura de su posterior oscilación, se utilizan para inferir la energía absorbida en la fractura de la muestra. Ensayos de impacto utilizando barras con muescas también se aplican en la prueba de resistencia llamada Ensayo de Izod, que utiliza una configuración en voladizo con la muestra colocada verticalmente. El Ensayo de Charpy se realiza con muescas en U o en V2, por lo que el percutor se pone en contacto con la muestra directamente detrás de la muesca, mientras que el método Izod (ahora en gran parte obsoleto) implica una muesca circular hacia el percutor. Las muestras con muescas encuentran uso en otros protocolos de caracterización, como las pruebas de tracción y de fatiga1.
Una nanomáquina es un mecanismo cuya talla se expresa en nanómetros, siendo un nanómetro la milésima parte de un micrómetro o la millonésima parte de un milímetro, y capaz de interactuar con los objetos accesibles a esa escala. Aunque el término también designa cualquier maquinaria microscópica. El dominio de estudio de las nanomáquinas es la nanotecnología.
Existen quienes creen que será posible en el futuro construir nanomáquinas capaces de manipular objetos en la escala molecular, de tal modo que sea posible construir moléculas sobre pedido, tal idea se le llama nanotecnología molecular.
Aunque ya existen mecanismos y métodos capaces de construir ingenios de talla microscópica (incluso atómica), la idea de una máquina microscópica capaz de ensamblar moléculas sobre pedido es todavía una simple especulación.
La escala en que son utilizadas las nanomáquinas provoca que éstas se elaboren con métodos particulares, y que funcionen con principios fundamentalmente diferentes de la tecnología en la micro y mesoescala. A la escala microscópica, se tornan significativos factores como la tensión superficial y las fuerzas electrostáticas. Y para los mecanismos realmente en la escala de los nanómetros, las fuerzas de Van der Waals o los fenómenos cuánticos.
Historia[editar]
El primero en sugerir la idea de nanomáquina fue el físico Richard Feynman, en una charla de 1959 titulada "Hay espacio de sobra en el fondo" (There's plenty of room at the bottom), en la cual sugirió un método para poder manipular los átomos y las moléculas de manera "más directa" que la tecnología química o mecánica diponible actualmente. Tal proposición se centraba en la idea de construir maquinaria capaz de crear maquinaria diez veces menor que sí misma, para crear con ella maquinaria que crearía maquinaria otra vez diez veces menor, hasta llegar a la escala molecular, donde la maquinaria ya ensamblase átomos y moléculas. Feynman ya reconocía que las fuerzas relevantes a esa escala serían muy distintas que las que nos afectan a nosotros en nuestra escala macroscópica.
En ingeniería mecánica se denomina par cinemático a una unión entre dos miembros de un mecanismo. Un ejemplo son dos barras unidas por un perno (llamado unión de revoluta, fig. 2) que permite que las piezas giren alrededor de él.
Los pares cinemáticos se clasifican en distintos tipos según el movimiento que permiten, y son un elemento primordial en la construcción de un mecanismo, dado que define el tipo de movimiento que habrá entre las piezas unidas.
Tipos de pares cinemáticos[editar]
En dos dimensiones[editar]
Para mecanismos planos, es decir, que ejecutan un movimiento en el plano, algunos ejemplos de pares cinemáticos son:
- La articulación, que elimina el desplazamiento de traslación relativo de dos sólidos obligando permanentemente a que dos puntos geométricos de los dos sólidos ocupen continuamente la misma posición. Sin embargo, la articulación no impide la reorientación o giro relativo de un sólido respecto al otro.
- La guía corredera, que elimina un grado de libertad de traslación y la posibilidad de reorientación de un sólido respecto a otro.
En tres dimensiones[editar]
Más en general se tiene:
- La articulación cilíndrica, que elimina todos los grados de libertad excepto la posibilidad de rotación de un sólido respecto al otro alrededor de un cierto eje de giro, elimina cinco grados de libertad.
- La rótula esférica, que permite cualquier giro o cambio de orientación de un sólido respecto a otro, pero impide su traslación relativa, por lo que siempre un punto geométrico de ambos sólidos es común, elimina tres grados de libertad.
- Guía deslizante cilíndrica, permite la traslación relativa y el giro alrededor de un eje, elimina por tanto cuatro grados de libertad.
- Guía deslizante no cilíndrica, permite la traslación relativa según un eje pero no el giro alreedor del mismo, elimina por tanto cinco grados de libertad.
- La soldadura elimina todos los grados de libertad de un sólido respecto a otro, por lo que dos sólidos soldados cinemáticamente pueden considerarse un único sólido, es decir, elimina seis grados de libertad.
Par cinemático
[Concepto] [05/12/2008 ]Sistema de unión entre sólidos rígidos que permite ciertos movimientos relativos y restringe otros.
Existen muchos tipos distintos de pares cinemáticos, en función de qué movimientos restringen y cuales permiten. Es habitual clasificarlos en dos grandes grupos:
- Pares cinemáticos inferiores: aquellos que establecen una unión entre los eslabones a través de una superficie
- Pares cinemáticos superiores: aquellos que establecen una unión entre los eslabones a través de un contacto teórico según una arista o un punto
a) Par de revolución
b) Par prismático
c) Par helicoidal o de tornillo
d) Par cilíndrico
e) Par esférico
f) Par plano
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