Medidas y cálculo
Rigidez, curva y energía
La rigidez describe el cambio de carga por unidad de desplazamiento o ángulo dentro de un rango definido.
Leer la curva
En un modelo lineal, la pendiente de fuerza frente a recorrido es k; en torsión, la pendiente de torque frente a ángulo es rigidez angular. La precarga desplaza la curva de tracción. Contacto, fricción o geometría variable pueden volverla no lineal.
Trabajo y energía
El área bajo la curva de carga representa trabajo mecánico intercambiado en ese recorrido. Para respuesta lineal desde cero es triangular; con precarga debe incluirse el trabajo inicial. No equivale necesariamente a toda la energía disponible del sistema.
Ecuaciones y unidades
Para compresión desde carga cero, U=½·k·s². Para abrir una hélice con tensión inicial F₀, U=F₀·s+½·k·s². Con N y mm, el resultado queda en N·mm: dividilo por 1000 para expresarlo en joules.
Ejemplo del modelo
Con k=4,8400879 N/mm y s=10 mm, la compresión da U≈0,242004 J. Si F₀=15 N, la apertura da U≈0,392004 J. Es trabajo externo desde el inicio del recorrido indicado, no toda la energía histórica del conjunto.
Trabajo angular
En torsión lineal, U=½·M·α·π/180, con M en N·mm y α en grados; el resultado intermedio es N·mm y se divide por 1000 para obtener J. La conversión a radianes es necesaria porque el trabajo usa desplazamiento angular en radianes.
Ejemplo angular
Para M=31,02495 N·mm a 5°, U≈0,00135372 J. El valor corresponde al modelo corporal lineal; no incluye fricción de montaje ni energía disipada en el sistema.