27.5 : Carga de impacto

La carga de impacto ocurre cuando un objeto en movimiento choca con una estructura estacionaria, como una varilla con un área de sección transversal uniforme fijada en un extremo. En estas condiciones, la varilla absorbe la energía cinética del objeto que golpea, lo que provoca deformación y el posterior desarrollo de tensiones. Cuando la varilla regresa a su posición original y alcanza la tensión máxima, la energía absorbida, inicialmente manifestada como energía cinética, se transforma completamente en energía de deformación.

En casos de deformación elástica, donde el material vuelve a su forma inicial sin daño permanente, la energía de deformación acumulada en el punto de máxima deformación es equivalente a la energía cinética del objeto en movimiento. Esta equivalencia supone que no se pierde energía por calor o rebote, una idealización que no suele encontrarse en entornos prácticos. A partir de esta relación, se puede derivar la tensión máxima experimentada por la varilla en función de la velocidad y la masa del objeto que golpea y el módulo de elasticidad de la varilla.

Las suposiciones hechas en este análisis conducen a un enfoque conservador en el diseño de ingeniería, asegurando que las estructuras puedan soportar fuerzas inesperadas. Este enfoque a menudo resulta en un exceso de ingeniería, incorporando factores de seguridad para tener en cuenta las pérdidas de energía y otras dinámicas no cubiertas por el modelo teórico.