1
00:00:01,710 --> 00:00:04,889
Are you at home sitting on a chair looking at your iPad?

2
00:00:05,429 --> 00:00:06,410
Hey, who's talking?

3
00:00:07,250 --> 00:00:10,910
Or maybe you are at a library sitting at a desk watching on a computer.

4
00:00:11,570 --> 00:00:15,789
You might even be in a car or an airplane looking at a smartphone or a tablet.

5
00:00:19,719 --> 00:00:23,859
Wherever you are, you are likely sitting on a structure like a chair

6
00:00:23,859 --> 00:00:26,660
and sitting in a structure like a building.

7
00:00:27,339 --> 00:00:30,559
If you are sitting in a vehicle like a car or an airplane,

8
00:00:30,559 --> 00:00:34,020
then you are in a machine with structural components or parts.

9
00:00:34,500 --> 00:00:36,520
Entonces, ¿qué es una estructura?

10
00:00:37,520 --> 00:00:41,000
Desde el punto de vista de un ingeniero, una estructura es algo que es un cargador de carga.

11
00:00:42,759 --> 00:00:45,780
Veamos con más detalle lo que significan cada una de estas dos palabras.

12
00:00:46,859 --> 00:00:52,380
Cuando escuchas la palabra carga, podrías pensar en cargar una carga, como tu camioneta o un cargador de lavandería.

13
00:00:55,789 --> 00:00:58,750
En el caso de estructuras, carga es otra palabra para fuerza.

14
00:00:59,109 --> 00:01:02,710
Una fuerza es un empuje o un empuje en una estructura o cualquier otro tipo de objeto.

15
00:01:02,810 --> 00:01:06,969
Cargador puede ser una palabra que nunca has escuchado antes y puede tener algunas diferentes definiciones.

16
00:01:07,150 --> 00:01:11,689
No tienen nada que ver con los pájaros.

17
00:01:12,450 --> 00:01:16,189
En este caso, pájaros significa mantenerse o mantenerse fuerte contra algo.

18
00:01:18,049 --> 00:01:23,189
¡Encontra a los hermanos Hammer, Jack y Sledge!

19
00:01:23,810 --> 00:01:29,489
Pondiendo estas dos ideas juntos, una estructura es algo que puede mantenerse o mantenerse fuerte contra una o más fuerzas.

20
00:01:30,450 --> 00:01:33,349
Las estructuras sirven para diferentes propósitos, pero todas son pájaros.

21
00:01:33,469 --> 00:01:35,349
El propósito de una silla es ser sentada.

22
00:01:35,930 --> 00:01:36,930
¡Hola, estoy en casa!

23
00:01:36,930 --> 00:01:39,790
Maybe it's the place you put your backpack when you come home from school.

24
00:01:40,409 --> 00:01:41,430
A house provides shelter.

25
00:01:42,189 --> 00:01:44,209
A bridge gives you a way to cross an obstacle.

26
00:01:44,750 --> 00:01:46,609
Each of these structures does something different.

27
00:01:47,290 --> 00:01:49,689
But they all have one load or force in common.

28
00:01:50,650 --> 00:01:51,870
Their own weight.

29
00:01:52,709 --> 00:01:55,969
An object's weight is the measure of the pull of gravity on that object.

30
00:01:56,689 --> 00:02:00,590
Before a chair can support the force of your weight, it has to support its own weight.

31
00:02:01,069 --> 00:02:03,829
The same thing is true of the house and the bridge.

32
00:02:03,829 --> 00:02:07,530
A structure's own weight is called its dead load.

33
00:02:08,150 --> 00:02:13,150
Any other force the object supports, like you or your backpack, is called its live load.

34
00:02:18,009 --> 00:02:19,310
Oh, man.

35
00:02:20,449 --> 00:02:24,849
Some structures have to support more than the force of the weight of people and the things that use it.

36
00:02:25,650 --> 00:02:29,789
For example, a bridge is designed to support the weight of vehicles and people crossing it,

37
00:02:29,990 --> 00:02:32,870
and also to resist the force of the wind blowing against it.

38
00:02:32,870 --> 00:02:38,330
No sería un puente muy útil si pudiera apoyar a muchos usuarios, pero se hundiera en el primer viento fuerte.

39
00:02:39,030 --> 00:02:44,210
Dependiendo de dónde se encuentra el puente, puede también ser diseñado para resistir el movimiento de la Tierra durante un terremoto.

40
00:02:45,229 --> 00:02:52,930
Los terremotos y el viento crean fuerzas ambientales que actúan en estructuras y son consideraciones importantes para estructuras grandes como edificios y puentes.

41
00:02:57,289 --> 00:03:01,610
Los ingenieros ayudan a asegurarse de que los edificios y otras estructuras grandes sean seguros de usar.

42
00:03:01,610 --> 00:03:08,310
Los ingenieros también ayudan a asegurar la seguridad estructural de otros tipos de tecnología, como vehículos y otras máquinas.

43
00:03:08,710 --> 00:03:18,569
Por ejemplo, un ingeniero ayudaría a asegurar que el frame, un componente estructural de tu carro, puede apoyar el peso de tu carro, tu familia y tu cosas.

44
00:03:19,210 --> 00:03:23,430
Un ingeniero también asegurará que el frame te protege si te encuentras en un accidente.

45
00:03:23,430 --> 00:03:33,129
We rely on the structural safety of not only our bridges and buildings, but also the vehicles we use to travel and the other machines that we encounter in our modern world.

46
00:03:33,650 --> 00:03:37,310
From chairs to buildings and bridges, we are surrounded by structures.

47
00:03:37,969 --> 00:03:39,789
What structures do you see around you?

48
00:03:40,810 --> 00:03:44,150
Internal and external forces.

49
00:03:46,289 --> 00:03:52,229
All types of forces are either external or internal forces.

50
00:03:53,069 --> 00:03:54,710
External forces.

51
00:03:54,810 --> 00:04:03,590
Any force that acts on a structure from outside is known as external force

52
00:04:03,590 --> 00:04:09,530
For example, wind, pushing, pulling

53
00:04:09,530 --> 00:04:12,789
are external forces

54
00:04:12,789 --> 00:04:18,170
as force is being applied from the outside of the object

55
00:04:18,170 --> 00:04:21,790
Internal forces

56
00:04:21,790 --> 00:04:28,509
Any force that acts from within the structure is called internal force

57
00:04:28,509 --> 00:04:31,029
Let's learn it with examples

58
00:04:31,029 --> 00:04:38,110
Here is a tree, which is being blown by wind, but it does not fall down

59
00:04:38,110 --> 00:04:40,490
What forces are acting on it?

60
00:04:42,680 --> 00:04:46,800
There is external force of wind, which is blowing it out

61
00:04:46,800 --> 00:04:52,220
And the internal force from the tree is preventing it from falling down

62
00:04:52,220 --> 00:04:56,160
Here is another example.

63
00:04:57,680 --> 00:05:03,560
This girl is trying to bend the scale, but the scale is not breaking down.

64
00:05:04,660 --> 00:05:07,379
So what forces are acting on it?

65
00:05:08,699 --> 00:05:19,379
The girl is applying the muscular force to bend it, and there is internal force in the scale, which is preventing from breaking down.

66
00:05:19,379 --> 00:05:30,139
Así que las fuerzas internas actúan desde dentro de los objetos y las fuerzas externas actúan desde afuera de los objetos.

67
00:05:31,040 --> 00:05:32,199
Compresión

68
00:05:32,199 --> 00:05:41,019
Una fuerza que agarra un material o intenta hacer que el material sea más corto o más pequeño.

69
00:05:41,839 --> 00:05:43,379
Aquí hay una esponja.

70
00:05:43,379 --> 00:05:49,579
Si presionas contra la esponja, estás creando compresión dentro de la esponja.

71
00:05:50,259 --> 00:06:00,939
Cuando desplazas la presión aplicada en la esponja, la fuerza de compresión funciona desde dentro de la esponja y la esponja vuelve a su forma original.

72
00:06:02,519 --> 00:06:06,600
Aquí está la esponja. Ahora, compresa la esponja.

73
00:06:06,600 --> 00:06:13,399
Now, when you release a spring, the spring will exert the opposite force

74
00:06:13,399 --> 00:06:16,379
and will get back to its original shape.

75
00:06:18,579 --> 00:06:24,019
So when you compress an object, it exerts back force in the opposite direction.

76
00:06:24,860 --> 00:06:29,399
Now let's learn about another internal force, which is tension.

77
00:06:31,160 --> 00:06:36,300
We learn compression is created when we try to make an object smaller.

78
00:06:36,300 --> 00:06:47,930
Exactamente al contrario, la tensión se crea en la estructura o un objeto cuando se hace más grande o más largo.

79
00:06:49,149 --> 00:06:52,930
Exemplos, tomemos una rueda o un objeto elástico.

80
00:06:53,870 --> 00:06:56,029
Ahora, tirála de ambos lados.

81
00:06:57,029 --> 00:07:03,209
Ahora, la fuerza que se desarrolla dentro de la rueda debido a la tirada es la tensión.

82
00:07:03,209 --> 00:07:11,410
When you release the pulling force, the elastic will come back to its original shape due to tension

83
00:07:11,410 --> 00:07:16,470
One very good application of this tension force is catapult

84
00:07:16,470 --> 00:07:20,790
A stone or anything is placed in the catapult

85
00:07:20,790 --> 00:07:25,129
and the elastic strings are stretched as far as possible

86
00:07:25,129 --> 00:07:31,129
It produces the tension in elastic strings due to its elongation

87
00:07:31,129 --> 00:07:37,230
And when the elastic string is released, the tension force acts

88
00:07:37,230 --> 00:07:41,509
and the elastic comes back to its original shape quickly

89
00:07:41,509 --> 00:07:44,209
and the object goes far with speed.

90
00:07:44,790 --> 00:07:46,850
So kids, remember.

91
00:07:48,069 --> 00:07:53,290
When you shorten something, there develops a force of compression in it.

92
00:07:53,870 --> 00:08:00,230
When you elongate something, there develops a force of tension in it.

93
00:08:00,230 --> 00:08:03,069
Here is a simple beam bridge.

94
00:08:04,230 --> 00:08:07,329
Now let's see the types of forces acting on it.

95
00:08:08,170 --> 00:08:16,709
On the upper surface of the bridge, compression is created due to the live load or the weight that the bridge is carrying.

96
00:08:17,569 --> 00:08:26,910
And on the lower surface of the beam bridge, the tension is being created as the lower surface is stretched or elongated.

97
00:08:26,910 --> 00:08:32,389
Ahora, aprendamos otra fuerza, y es la torsión.

98
00:08:32,990 --> 00:08:38,090
Aprendimos que compresionar un objeto crea compresión.

99
00:08:38,549 --> 00:08:42,210
Pulsar un objeto de ambos lados crea tensión.

100
00:08:42,870 --> 00:08:46,669
Ahora, cuando se torsiona un objeto, crea torsión.

101
00:08:47,230 --> 00:08:51,389
Diferentes materiales responden a la torsión de diferentes maneras.

102
00:08:51,389 --> 00:08:58,789
Some may change their shape or some may even break.

103
00:08:59,269 --> 00:09:04,830
Now let's learn about another type of internal force and it's bending.

104
00:09:06,570 --> 00:09:10,250
Bending an object creates bending force.

105
00:09:11,429 --> 00:09:18,710
In the process of bending, both compression and tension are created on an object.

106
00:09:18,710 --> 00:09:33,070
If you bend a scale or an object, the side which is elongated develops tension and the side which is getting compressed develops compression.

107
00:09:34,610 --> 00:09:42,090
And this is what happens in the case of beam bridges due to traffic or live load.

108
00:09:42,090 --> 00:09:55,110
La superficie superior está compresa o cortada y desarrolla la compresión, y la superficie inferior está elongada y desarrolla la tensión.

109
00:09:55,850 --> 00:10:02,110
Así que, niños, hoy aprendimos sobre las fuerzas internas y externas.

110
00:10:14,169 --> 00:10:17,409
Cada punto en una estructura debe satisfacer una simple condición.

111
00:10:18,169 --> 00:10:22,090
Si esa condición no se conoce, cosas malas pueden suceder.

112
00:10:22,690 --> 00:10:24,529
¿Sabes qué es esa condición?

113
00:10:25,970 --> 00:10:32,809
Para responder esta pregunta, considera un toque de guerra en el que el punto en el que nos enfocamos es el reloj entre las ruedas.

114
00:10:33,370 --> 00:10:38,250
Podemos representar la fuerza que la persona a la izquierda exerce en el reloj usando un arroyo.

115
00:10:38,250 --> 00:10:43,070
We draw that arrow in such a way that it indicates where the force acts,

116
00:10:43,710 --> 00:10:46,610
its direction, and its magnitude.

117
00:10:47,350 --> 00:10:49,450
We call an arrow of this kind a vector,

118
00:10:50,070 --> 00:10:54,710
and we create another vector to represent the force exerted by the person on the right.

119
00:10:55,690 --> 00:11:00,690
For equilibrium to exist, the two forces on the ring must be equal and opposite.

120
00:11:01,549 --> 00:11:03,730
Or, as an engineer might say,

121
00:11:04,169 --> 00:11:07,070
the vector sum of the forces on the ring must equal zero.

122
00:11:07,070 --> 00:11:12,649
Si las fuerzas en el reloj no se equilibran, ¡oops!, entonces el reloj se moverá.

123
00:11:13,149 --> 00:11:21,649
Podemos cuantificar las fuerzas involucradas en el tug of war usando las escalas de spring y, en así hacerlo, verificar que las fuerzas son iguales y opuestas.

124
00:11:22,690 --> 00:11:29,789
Podemos añadir los vectores asociados con estas fuerzas haciendo que sus largas sean proporcionales a los cargos que llevan.

125
00:11:29,789 --> 00:11:39,690
We put the first vector, V1, on graph paper, and place the next vector, V2, so that it starts where V1 ended.

126
00:11:40,350 --> 00:11:46,309
The distance between the tip of the last arrow added and the start of the first one is the vector sum.

127
00:11:46,830 --> 00:11:52,210
If these two arrows did not overlay each other, it would be easier to see their sum.

128
00:11:52,850 --> 00:11:59,149
However, in this case, the second arrow exactly overlies the first, and it ends where the first one began.

129
00:11:59,149 --> 00:12:03,210
lo que significa que la suma de los dos vectores es exactamente cero.

130
00:12:03,789 --> 00:12:08,309
Si añadimos una tercera escala de spring, los ángulos y las fuerzas cambiarán

131
00:12:08,309 --> 00:12:12,450
hasta que las tensiones aplicadas rebalance y el ring se deje de mover.

132
00:12:13,429 --> 00:12:16,269
Para este particular arreglo de las escales de spring,

133
00:12:16,730 --> 00:12:20,210
¿cuál fuerza crees que es la mayor? ¿Cuál es la menor?

134
00:12:20,889 --> 00:12:22,470
¿Puedes demostrar tus respuestas?

135
00:12:23,230 --> 00:12:27,210
Podrías pausar el video a este punto para que puedas pensar en tus respuestas.

136
00:12:29,149 --> 00:12:36,129
Las escalas de la prima indican que las fuerzas de acción son 30, 26 y 15 newtons, como mostrado.

137
00:12:37,129 --> 00:12:42,730
¿Estabas correcto en tus adivinanzas sobre cuál fuerza era la mayor y cuál la menor?

138
00:12:43,330 --> 00:12:45,350
Si es así, bien por ti.

139
00:12:46,230 --> 00:12:51,649
Para comprobar si estas fuerzas adicionan a cero en el sentido vector, sumamos gráficamente.

140
00:12:52,289 --> 00:12:57,169
V1, plus V2, plus V3.

141
00:12:57,169 --> 00:13:01,830
Y, como en el ejemplo anterior, se suman a cero.

142
00:13:02,870 --> 00:13:07,210
Estas fuerzas son proporcionales a las que se usan en las ruedas que llevan el buque suspendo.

143
00:13:09,110 --> 00:13:16,029
Si una de las ruedas más finas no puede producir la fuerza que se necesita, el sistema fallará.

144
00:13:16,929 --> 00:13:24,470
No importa cuántas fuerzas aplicamos a un punto, cuando está en equilibrio, la suma de las fuerzas se vuelve cero.

145
00:13:24,470 --> 00:13:28,610
Spider webs a menudo tienen muchas fuerzas actuando en un punto

146
00:13:28,610 --> 00:13:31,610
y incluso estos puntos satisfacen la regla general

147
00:13:31,610 --> 00:13:34,330
para que un punto sea en equilibrio

148
00:13:34,330 --> 00:13:37,710
la suma vectorial de las fuerzas actuando en él debe ser cero

149
00:13:37,710 --> 00:13:41,850
Esta es la simple condición que todos los puntos en la estructura

150
00:13:41,850 --> 00:13:44,590
deben satisfacer para que sean en equilibrio

151
00:13:44,590 --> 00:13:49,990
Para la simplicidad, este video ha enfocado en puntos bien definidos

152
00:13:49,990 --> 00:13:51,450
que experimentan fuerzas tensiles

153
00:13:51,450 --> 00:13:57,549
Fuerzas. Sin embargo, el principio que acabamos de mencionar se aplica a puntos arbitrarios, como esta

154
00:13:57,549 --> 00:14:02,970
piedra en un gran puente, y describe cómo las fuerzas compresivas que actúan en él deben

155
00:14:02,970 --> 00:14:16,990
ser relacionadas con los otros para que no se muevan. En este video, exploramos arches y cadenas.

156
00:14:17,730 --> 00:14:22,509
Los arches son un componente popular y hermoso de estructura. Si sabes dónde mirar,

157
00:14:22,509 --> 00:14:35,330
You can find them in bridges, buildings, tunnels, wells, dams, and many other places.

158
00:14:36,289 --> 00:14:42,850
Chains are also used widely, and they can be found in lifting equipment, playgrounds, and many other settings.

159
00:14:43,809 --> 00:14:48,830
As we will show, close parallels exist between arches and hanging chains.

160
00:14:48,830 --> 00:14:51,529
y, ya que las cadenas son más fáciles de entender,

161
00:14:52,149 --> 00:14:53,809
hablemos de ellas primero.

162
00:14:54,850 --> 00:14:57,190
Considera dos cadenas lado a lado.

163
00:14:57,649 --> 00:15:00,210
Una es lenta en peso, mientras que la otra es pesada.

164
00:15:00,850 --> 00:15:04,070
Como puedes ver, la peso de una cadena libre de cañón

165
00:15:04,070 --> 00:15:07,929
no afecta su forma, pero la espaciación de sus fines lo hace.

166
00:15:08,929 --> 00:15:11,809
Cada forma en esta familia se llama catenaria

167
00:15:11,809 --> 00:15:14,769
y cada catenaria es similar a una parábola.

168
00:15:14,769 --> 00:15:21,750
Si agregamos cargas externas a una cadena ligera, su forma cambia considerablemente.

169
00:15:22,409 --> 00:15:25,970
¿Qué crees que sucederá si agregamos las mismas cargas a la cadena pesada?

170
00:15:27,879 --> 00:15:31,899
Se supone que esas cargas no tienen ningún efecto en la forma de la cadena pesada.

171
00:15:36,019 --> 00:15:41,279
Las cadenas son frecuentemente referidas como sistemas de tensión, porque cada de sus lincos trae tensión.

172
00:15:41,860 --> 00:15:46,899
Noten que no hay fuerzas o momentos que se transferen de un lincón al otro.

173
00:15:46,899 --> 00:15:51,980
Si hacemos una imagen mía de una cadena de cañón, obtenemos un arco.

174
00:15:52,799 --> 00:15:56,379
En un arco, las piezas de componente se empujan contra las otras,

175
00:15:56,740 --> 00:15:59,440
a diferencia de las cadenas de cañón que tienden a desplazarse.

176
00:16:00,100 --> 00:16:03,740
Para los construidores antiguos, esto representaba una gran ventaja.

177
00:16:04,220 --> 00:16:07,500
Si colocaban un montón de piedras en las posiciones correctas,

178
00:16:07,500 --> 00:16:10,580
se empujaban contra las otras y quedaban en su lugar.

179
00:16:11,019 --> 00:16:15,600
Esto hizo de las estructuras que eran tanto simples de construir como altamente durables.

180
00:16:15,600 --> 00:16:18,980
Aquí hay otra diferencia entre cadenas y arches.

181
00:16:19,480 --> 00:16:21,419
Porque las cadenas son sistemas de tensión,

182
00:16:21,860 --> 00:16:25,879
automáticamente se reshapen para mejor llevar cualquier carga que se aplique.

183
00:16:26,519 --> 00:16:30,080
Porque los arches son sistemas de compresión, hacen lo contrario.

184
00:16:30,940 --> 00:16:34,840
Así que si no se forman apropiadamente para los cargos que se les pide llevar,

185
00:16:35,200 --> 00:16:36,179
pueden colapsar.

186
00:16:36,960 --> 00:16:41,960
Como resultado, los diseñadores deben alinear cada archa con los cargos que necesitan llevar.

187
00:16:41,960 --> 00:16:45,279
¿Y cómo descubrimos la forma para el arco?

188
00:16:45,899 --> 00:16:46,960
Fue fácil.

189
00:16:47,279 --> 00:16:50,419
Lo dejamos de lado para que funcionara como un sistema de cadenas,

190
00:16:51,419 --> 00:16:52,399
aplicamos los carros

191
00:16:52,399 --> 00:16:57,080
y manteníamos esos ángulos cuando lo volvimos a la derecha.

192
00:16:57,799 --> 00:17:06,089
En los últimos años, un famoso arquitecto llamado Vantoni Gaudi

193
00:17:06,089 --> 00:17:08,769
utilizó exactamente esta técnica para diseñar los arcos

194
00:17:08,769 --> 00:17:13,049
de la famosa Basílica de la Sagrada Familia en Barcelona, España.

195
00:17:13,049 --> 00:17:19,250
Para averiguar cómo formar los arcos, construyó un modelo de precisión vertical de la Basílica.

196
00:17:19,990 --> 00:17:21,829
Su modelo era como este modelo de cadena.

197
00:17:22,589 --> 00:17:29,170
Cambió la forma al agregar pesas miniaturales correspondientes a los carros de la pared y otras funciones que el arco tenía que apoyar.

198
00:17:29,170 --> 00:17:33,950
El perfil final resultante le mostró la forma exacta que se usa para cada arco.

199
00:17:35,009 --> 00:17:40,470
En muchas estructuras reales, el peso del arco es mucho mayor que el de cualquier carga de movimiento aplicada.

200
00:17:40,470 --> 00:17:47,470
En casos como este, la forma del arco no necesita tomar en cuenta la posición exacta de esos cargos.

201
00:17:48,170 --> 00:17:53,470
Esta idea es consistente con la cadena pesada que no cambió de forma cuando se agregaron los pequeños cargos.

202
00:17:54,730 --> 00:18:00,130
Ahora, veamos algunos diseños comunes de arco, comenzando con la popular forma semicircular.

203
00:18:01,109 --> 00:18:05,829
¿Qué piensas? ¿Puede una arco semicircular suportar su propio peso?

204
00:18:07,150 --> 00:18:09,390
Como puede haberse adivinado, sí puede.

205
00:18:09,390 --> 00:18:17,549
Here is another semicircular arch. It is the same size and shape as the previous one, but its members are thinner.

206
00:18:18,569 --> 00:18:21,769
Can this thin semicircular arch support its own weight?

207
00:18:22,529 --> 00:18:26,549
You might have guessed that it would collapse, but can you explain why?

208
00:18:27,490 --> 00:18:34,190
To make you think even harder, suppose we modify the ends of this thin arch so that they lean further outwards.

209
00:18:34,670 --> 00:18:36,829
Can the new shape support its own weight?

210
00:18:36,829 --> 00:18:44,930
puede, pero ¿puedes explicar este resultado curioso? El misterio de cuáles arches

211
00:18:44,930 --> 00:18:50,029
estarán bajo su propio peso y cuáles no, puede ser resolvido con la ayuda de las cadenas de caña.

212
00:18:50,029 --> 00:18:55,789
¿Recuerda cómo las cadenas y las cadenas son imágenes miradoras de cada otra y cómo las cadenas te dicen la

213
00:18:55,789 --> 00:19:02,569
forma correcta de usar? Bueno, supongamos que quieres evaluar un diseño de cadena particular. Si puedes

214
00:19:02,569 --> 00:19:09,569
Si se puede agarrar una cadena completamente dentro del perfil de esa cadena, entonces es una forma que puede tener su propio peso.

215
00:19:09,569 --> 00:19:12,569
Lo llamamos la prueba de cadena.

216
00:19:12,569 --> 00:19:16,569
¿Este arco semi-circular pasa la prueba de cadena?

217
00:19:16,569 --> 00:19:24,569
No lo hace, porque es imposible posicionar una cadena que se agarre totalmente dentro del perfil de la cadena.

218
00:19:24,569 --> 00:19:27,569
Y por eso se colapsa.

219
00:19:27,569 --> 00:19:33,839
Una forma de hacer pasar la cadena es hacerla más gruesa.

220
00:19:33,839 --> 00:19:38,839
Otra solución sería cambiar la forma del arco para que siga la forma de la cadena.

221
00:19:38,839 --> 00:19:43,839
Para este arco, podríamos hacer esto tirando las piezas del fondo del arco hacia afuera.

222
00:19:43,839 --> 00:19:49,839
Como pueden ver, cuando la forma del arco sigue la cadena, se mantiene bien.

223
00:19:49,839 --> 00:19:56,839
Supongamos, en lugar de esto, que añadimos fuerzas a la cadena para que siga la forma del arco semicircular.

224
00:19:56,839 --> 00:20:02,839
Como pueden ver, las fuerzas hacia afuera aplicadas en estos puntos en la cadena harían el trabajo.

225
00:20:02,839 --> 00:20:06,700
They change the catenary shape into something more like a semicircle.

226
00:20:07,559 --> 00:20:11,859
Recall that a chain is a tension system while an arch is a compression system.

227
00:20:12,519 --> 00:20:16,900
Thus we have to reverse those external chain forces when applying them to the arch.

228
00:20:17,400 --> 00:20:20,980
When the appropriate forces are applied to the arch, it stands.

229
00:20:21,420 --> 00:20:23,839
And if we take them away, it falls.

230
00:20:24,740 --> 00:20:28,599
The forces acting on the ends of an arch are also important to its stability,

231
00:20:28,960 --> 00:20:31,240
and it is easy to demonstrate this fact.

232
00:20:31,240 --> 00:20:36,259
Si te apropias la cabeza con tus manos y colocas tus dedos aparte como esto,

233
00:20:36,759 --> 00:20:40,180
podrás sentir las fuerzas que están manteniendo tus dedos en lugar.

234
00:20:40,640 --> 00:20:45,799
Estas fuerzas tienen un componente vertical que puedes sentir cuando la mesa se empuja en tus dedos.

235
00:20:46,220 --> 00:20:52,059
También tienen un componente horizontal que es traído por fricción entre tus dedos y la mesa.

236
00:20:53,279 --> 00:20:57,099
Notarás que estas fuerzas cambian dependiendo de la posición de tus dedos.

237
00:20:57,099 --> 00:21:04,400
Cuando tus hombros están más cerca juntos, las fuerzas se vuelven más verticales y sus componentes horizontales se vuelven más pequeños.

238
00:21:05,039 --> 00:21:10,940
Sin embargo, si mueves tus hombros más lejos, descubrirás que las fuerzas horizontales aumentan.

239
00:21:11,500 --> 00:21:17,900
En hacer estos test, es importante que no uses los músculos en tu brazo para detener que tus hombros se muevan hacia afuera.

240
00:21:17,900 --> 00:21:29,339
Si expandes las alas suficientemente amplias, las fuerzas horizontales necesarias para apoyar las alas pueden ser más grandes que las fuerzas de fricción disponibles y tu arco de modelo se desplaza.

241
00:21:30,019 --> 00:21:36,200
Añadir una manta de rubio puede aumentar las fuerzas de fricción disponibles en tus alas y, así, preventar el desplazo.

242
00:21:36,859 --> 00:21:41,680
Las alas pueden tomar muchas formas, de largas y largas a largas y largas.

243
00:21:41,680 --> 00:21:49,460
Y arches suaves como esta suelen traer una cantidad sorprendente de carga si sus soportes ofrecen suficientes fuerzas horizontales.

244
00:21:50,160 --> 00:21:56,200
En el mundo real, los soportes de arches son a menudo angulados, para transferir mejor estas fuerzas horizontales.

245
00:21:57,220 --> 00:22:00,740
Aquí hay un par de otros factos interesantes sobre las arches.

246
00:22:01,180 --> 00:22:08,259
Las fuerzas horizontales que necesitan las arches semicirculares pueden ser ofrecidas por material que llena el espacio alrededor de ellas.

247
00:22:08,259 --> 00:22:14,819
We use blocks for our fill, but in the real world, stones or soil are typically used.

248
00:22:15,539 --> 00:22:22,220
In addition, if multiple arches are placed end to end, the horizontal forces at their end can be made to balance,

249
00:22:22,559 --> 00:22:25,720
and they can be supported on surprisingly thin columns.

250
00:22:27,079 --> 00:22:34,259
Arches can be laid on their sides and used to support large horizontal forces like the water forces that act on the Hoover Dam.

251
00:22:34,259 --> 00:22:40,259
Como se puede ver en esta vista superior, incluso la montaña de Hoover tiene una forma que es más o menos como una cadena de caña.

252
00:22:41,259 --> 00:22:47,259
Oh, y un último punto. No todas las estructuras que siguen una forma de arco funcionan como una.

253
00:22:48,259 --> 00:22:51,259
En este puente, por ejemplo, la forma de arco es estrictamente decorativa.

254
00:22:52,259 --> 00:22:58,259
Mucho más podría ser dicho sobre arcos y cadenas, pero aquí solo tenemos tiempo para presentar las básicas.

255
00:22:58,259 --> 00:23:04,680
As our team worked on this video, we actually learned quite a bit about arches and chains.

256
00:23:05,000 --> 00:23:07,119
We hope that you learned something too.

257
00:23:07,880 --> 00:23:08,819
Thanks for watching.

258
00:23:11,319 --> 00:23:15,900
As the practical limits of beam bridges and arch bridges were reached,

259
00:23:16,380 --> 00:23:18,880
engineers were forced to look for a new approach.

260
00:23:19,799 --> 00:23:23,480
Eventually, they combined the features of simple rope bridges

261
00:23:23,480 --> 00:23:26,779
with the remarkable strength of steel chains and cables.

262
00:23:26,779 --> 00:23:29,880
El resultado fue el puente de suspensión moderno.

263
00:23:30,480 --> 00:23:34,619
Para entender cómo funciona el puente de suspensión, considera un camión.

264
00:23:35,039 --> 00:23:42,599
Tres fuerzas principales actúan, el peso de la persona en el camión y dos fuerzas de tensión que se unen en las ruedas que apoyan.

265
00:23:43,680 --> 00:23:48,680
Para los propósitos de la análisis, los ingenieros a menudo rompen fuerzas en sus componentes.

266
00:23:49,119 --> 00:23:56,180
Aquí rompemos la fuerza en la rueda a la derecha, es decir, F2, en sus componentes horizontales y verticales.

267
00:23:56,779 --> 00:24:07,339
Para hacerlo, dibujamos la fuerza de la ropa como un vector, haciendo que su ángulo se alinee a la dirección de la ropa y dibujando su longitud proporcional a la magnitud de la fuerza que lleva.

268
00:24:08,000 --> 00:24:19,319
El primer paso en resolver gráficamente F2 en sus componentes es construir un triángulo de ángulo derecho con edades horizontales y verticales y con F2 como su hipotenusa.

269
00:24:19,319 --> 00:24:25,819
One can show mathematically that the length of the horizontal edge of the resulting triangle

270
00:24:25,819 --> 00:24:29,619
is proportional to the horizontal component of the force F2

271
00:24:29,619 --> 00:24:35,779
Similarly, the vertical edge of the triangle is proportional to the vertical force component

272
00:24:35,779 --> 00:24:42,259
In this case, the horizontal component of the force is clearly much larger than the vertical one

273
00:24:42,259 --> 00:24:46,880
We don't need to analyze the forces on the left side of the hammock in detail

274
00:24:46,880 --> 00:24:49,299
because they mirror those on the right

275
00:24:49,299 --> 00:24:54,880
We can verify our graphical findings by building a model hammock

276
00:24:54,880 --> 00:24:59,619
We can support the right end of the hammock using a single angled spring scale

277
00:24:59,619 --> 00:25:02,380
and directly measure the force F2

278
00:25:02,380 --> 00:25:07,660
Alternatively, we can use vertical and horizontal scales in combination

279
00:25:07,660 --> 00:25:13,380
so as to mechanically resolve the force F2 into its horizontal and vertical components

280
00:25:13,380 --> 00:25:18,640
It is then easy to see that the horizontal force is much larger than the vertical one

281
00:25:18,640 --> 00:25:21,420
Just as our graphical analysis predicted

282
00:25:21,420 --> 00:25:25,759
Now let's suspend the entire model hammock from one scale

283
00:25:25,759 --> 00:25:27,599
In order to measure its total weight

284
00:25:27,599 --> 00:25:30,420
Which turns out to be 40 newtons

285
00:25:30,420 --> 00:25:33,859
How does the vertical force on the right rope

286
00:25:33,859 --> 00:25:35,799
Compare with the total weight of the hammock?

287
00:25:37,359 --> 00:25:40,359
It turns out to be exactly half of that weight

288
00:25:40,359 --> 00:25:44,039
The same is true for the vertical force on the left rope

289
00:25:44,039 --> 00:25:46,960
Suppose we allow the hammock to sag more

290
00:25:46,960 --> 00:25:49,079
para que sus fines estén más profundamente alineados?

291
00:25:49,380 --> 00:25:51,480
¿Crees que la fuerza vertical cambiará?

292
00:25:51,900 --> 00:25:53,240
Si así, ¿cómo?

293
00:25:53,640 --> 00:25:56,000
¿Crees que la fuerza horizontal cambiará?

294
00:25:57,220 --> 00:25:58,880
Para responder estas preguntas,

295
00:25:59,099 --> 00:26:00,680
de nuevo usamos nuestro hammock modelo.

296
00:26:01,319 --> 00:26:03,279
Como puedes ver de este experimento,

297
00:26:03,680 --> 00:26:04,859
cuando hay más salida,

298
00:26:04,960 --> 00:26:06,980
la fuerza vertical no cambia.

299
00:26:07,480 --> 00:26:09,720
Todavía es igual a la mitad del peso del hammock total.

300
00:26:10,599 --> 00:26:12,539
Sin embargo, el componente horizontal

301
00:26:12,539 --> 00:26:14,140
se disminuye significativamente.

302
00:26:14,140 --> 00:26:17,859
Un análisis gráfico nos habría dicho lo mismo.

303
00:26:18,559 --> 00:26:24,319
Noten que las fuerzas en la ropa también disminuyen significativamente cuando hay más saque en el hammock.

304
00:26:24,680 --> 00:26:29,500
Los cables principales de un puente de suspensión llevan su carga de la misma manera que un hammock.

305
00:26:30,240 --> 00:26:35,259
Las fuerzas en los cables de puente pueden ser rompidas en componentes verticales y horizontales,

306
00:26:35,660 --> 00:26:36,599
como las fuerzas de hammock.

307
00:26:37,619 --> 00:26:41,200
Y, si los cables de puente tienen una escala más profunda a sus endos,

308
00:26:41,200 --> 00:26:46,539
las tensiones del cable serán reducidas, permitiendo que el cable más caro sea usado.

309
00:26:47,259 --> 00:26:53,740
Sin embargo, los ángulos de cable más amplios requieren tallas o torres de soporte, y costan más dinero para construir.

310
00:26:54,440 --> 00:26:59,940
Las altitudes de las torres y los puentes reales son calculadas para minimizar el costo total del puente.

311
00:27:01,119 --> 00:27:05,599
Las grandes fuerzas horizontales producidas por los cables de puente tienen implicaciones importantes en el diseño.

312
00:27:05,599 --> 00:27:10,779
implicaciones. Si se tratara de actuar en tallas, finas puertas de puertas, producirían

313
00:27:10,779 --> 00:27:13,839
mucho deslizamiento en esas puertas, y eso no sería bueno.

314
00:27:14,460 --> 00:27:20,000
Esas fuerzas, por otro lado, podrían ser resistidas por puertas amplias y duras, y esa es exactamente

315
00:27:20,000 --> 00:27:22,480
la estrategia usada en la puerta de la Torre de Londres.

316
00:27:23,779 --> 00:27:27,460
Otro enfoque sería mirar los fines de la espalda principal.

317
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Se podría usar las secciones miradas como enfoques de la tierra adecuada, y las fuerzas

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las fuerzas centrales de los espacios mirados

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00:27:35,500 --> 00:27:37,440
se equilibrarían y cancelarían los espacios

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de los espacios principales.

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Cuando esta estrategia es seguida,

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las puertas finas, como las que se ven

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en los puertos de suspensión modernos,

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pueden ser usadas.

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El siguiente desafío es cómo transferir

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el vehículo y otros carros a los cables principales.

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00:27:53,099 --> 00:27:55,180
Este transferido de carros es usualmente

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hecho usando paneles de caja

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y ellos son llevados por bandas

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00:27:58,420 --> 00:28:00,220
que se mueven a la altura del puerto.

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Los fines de estas bandas transversales

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y, en su turno, están conectados a los cables principales, que permanecen en las puertas y sus fundaciones.

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00:28:13,799 --> 00:28:24,799
El camino de transferencia completa incluye los paneles, las puertas transversales, los suspenders, los cables principales, las puertas y las fundaciones.

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Con el uso de un modelo, podemos experimentar con cada uno de estos componentes, incluyendo las fundaciones, los cables principales y los suspensores, y el deck.

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00:28:34,960 --> 00:28:42,240
El modelo te permite experimentar de primera mano las consecuencias de las secuencias de construcción pobres y los beneficios de las buenas.

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00:28:43,380 --> 00:28:47,839
Recuerda que una gran fracción de los fallos estructurales ocurren durante la construcción.

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00:28:48,099 --> 00:28:53,819
El modelo también demuestra algunos de los problemas de deflexión que pueden ocurrir si un deck es demasiado flexible.

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De hecho, uno de los más famosos puentes de suspensión para el colapso

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fue el puente de Tacoma-Narrows,

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y ese fallo podría haber sido preventado si un deck menos flexible hubiera sido usado.

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Podemos reducir la flexibilidad del deck modelo añadiendo estos paneles,

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y así resolver el problema de deflexión excesiva.

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Como este video ha mostrado, los puentes de suspensión pueden ser tanto elegantes como eficientes.

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Many suspension bridges have become icons for the cities in which they were built

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Suspension bridges and the lessons they taught us

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have made possible many clever and interesting kinds of cable-supported structures