• Save
UACH Fisica De Las Ciencias Forestales 2 3 Fuerzas Deformacion Y Dano
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

UACH Fisica De Las Ciencias Forestales 2 3 Fuerzas Deformacion Y Dano

on

  • 1,969 views

UACH Lecture, Fall 2008

UACH Lecture, Fall 2008
UACH Lecture, Spring 2008
UACH Lecture, Fall 2009
UACH Lecture, Spring 2009

Statistics

Views

Total Views
1,969
Views on SlideShare
1,951
Embed Views
18

Actions

Likes
0
Downloads
8
Comments
0

3 Embeds 18

http://www.gphysics.net 16
http://gphysics.net 1
http://www.slideshare.net 1

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

UACH Fisica De Las Ciencias Forestales 2 3 Fuerzas Deformacion Y Dano Presentation Transcript

  • 1. 2 Biofísica 2.3 Fuerzas, deformación y daño 2 3 F er as deformación daño Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos:  Comprender la mecánica que rige el  comportamiento y la estructura de un árbol. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 2. Soportando carga www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 3. Forma del árbol no es aleatoria www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 4. Forma del árbol no es aleatoria Existen arboles de hasta 110 m de altura, 30 m de circunferencia y 4000 años de edad. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 5. El árbol “busca” estabilizarse Estable Inestable Las ramas crecen de modo de que la carga sea centrada compensando desviaciones  d d d l d d d i i del tronco. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 6. El árbol “busca” estabilizarse Balance el peso de modo de que el centro de masa quede sobre el tronco. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 7. El árbol “busca” estabilizarse Por ello hay que tener cuidado con las intervenciones “bien intencionadas”. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 8. Distintas estrategias Maximisar captura de luz solar. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 9. Distintas estrategias Máxima estabilidad. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 10. Centro de masa Concepto del centro de masa: Rotación CM Translación T l ió www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 11. Estabilidad del árbol Ruptura por sobrecarga y flexión www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 12. Calculo de la masa Masa del árbol: www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 13. Calculo de la masa Masa del árbol: Volumen cono: www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 14. Calculo de la masa Masa del árbol: Volumen cono: www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 15. Calculo de la masa Masa del árbol: www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 16. Calculo del centro de masa www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 17. Calculo del centro de masa www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 18. Calculo del centro de masa www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 19. Torque del peso superior Torque generado por el peso para el caso de  que el árbol es ladeado en un ángulo Nota, para   p www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 20. Estabilidad del árbol ‐ Compresión Ley de Hook de sólidos Fuerza [N] Área [m2] [ / ] Constante de elasticidad [Pa = N/m2] Elongación [m] Largo [m] www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 21. Estabilidad del árbol ‐ Flexión Compresión Elongación www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 22. Estabilidad del árbol ‐ Torsión Compresión (mas oscuro y con rastros de que la sierra calentó la madera) Zona de mayor  crecimiento  (probable  compensación de  ió d mayor peso al  lado opuesto) Elongación (sierra no parece haber calentado la madera) www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 23. Estabilidad del árbol ‐ Flexión www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 24. Estabilidad del árbol ‐ Torsión Compresión Elongación www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 25. Estabilidad del árbol ‐ Torsión www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 26. Estabilidad del árbol Igualando los torques: o con  una nueva constante: Ejemplo: h 2r 10 m 13 cm 20 m 26 cm 30 m 66 cm 30 m 66 cm www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 27. Estabilidad del árbol La raíz ante todo debe generar el torque necesario. En caso de que el suelo tiene  mala adherencia las fuerzas no serán  grandes y deberán ser compensadas con un  grandes y deberán ser compensadas con un brazo correspondiente. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 28. Estabilidad del árbol Pendiente 1.5 m] Diámetro [m D Altura [m] www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 29. Oscilación del árbol y de las ramas www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 30. Oscilación del árbol y de las ramas Tiempo de una oscilación [s] [s] Frecuencia [Hz = 1/s] Largo de onda [m] Velocidad de la onda [m/s] www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 31. Oscilación del árbol y de las ramas bol tura del árb λ = λ(h) h : Alt www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 32. Oscilación del árbol y de las ramas Si la rama fuera un cilindro λ = λ(h) ? s:  factor de modo s: factor de modo www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 33. Oscilación de ramas Pendiente ‐0.60 min] uencia [1/m Frecu Largo de la rama [m] www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 34. Oscilación de ramas Pendiente b = 0.60 ν0 , λ0 , h0 valores de referencia valores de referencia www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 35. Oscilación de ramas Modo base ν0 Amplitud ν0 − ν1 ν0 + ν1 A Mas modos Frecuencia Primera oscilación sobrepuesta Amplitud ν0 + ν1 + ν2 Frecuencia www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 36. Oscilación de ramas Al empujar con el ritmo correcto (resonancia) se logra impulsar el columpio: www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 37. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge 1.7.1940 1 7 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 38. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 39. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 40. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 41. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 42. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 43. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrow Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 44. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrow Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 45. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrow Bridge 7.11.1940 7 11 1940 www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 46. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge 12.8.1940 12 8 1940 Mediciones de las oscilaciones del viento días antes del colapso: www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 47. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge Medidas planificadas (y aprobadas pero no implementadas): www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 48. Un ejemplo trágico: Tacoma Narrows Bridge Maqueta para probar el nuevo  M t b l diseño y nuevo puente. www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08
  • 49. Contacto Dr. Willy H. Gerber wgerber@gphysics.net Instituto de Fisica Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia,  Chile www.gphysics.net – UACH‐2008‐Fisica‐de‐las‐Ciencias‐Forestales‐2‐3‐Fuerzas‐deformacion‐y‐dano‐Versión 10.08