resortes en serie y paralelo

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Sistemas de Resortes en “Serie” y “Paralelo”. Determinaci´ on de la Constante del Resorte Equivalente. Jos´ e Mar´ ıa Rico Mart´ ınez Departamento de Ingenier´ ıa Mec´ anica Facultad de Ingenier´ ıa Mec´ anica El´ ectrica y Electr´ onica Universidad de Guanajuato Salamanca, Gto. 38730, M´ exico email: [email protected] 1 Introducci´ on En estas notas se presentan los an´ alisis de sistemas de resortes que act´ uan en “serie” o en “paralelo”. El objetivo principal de estos an´ alisis es la deter- minaci´ on de la constante del resorte equivalente. Se supondr´ a que todos los resortes son lineales. 2 Sistemas de Resortes que Actu´ an en “Se- rie”. Considere el sistema de resortes mostrado en la Figura 1, una caracter´ ıtica de este sistema de resortes es que, realizando un an´ alisis de cuerpo libre para cada uno de los resortes se deduce que, la fuerza aplicada a cada uno de los resortes es igual. Este es la caracter´ ıstica fundamental de los resortes que act´ uan en “serie”. Suponiendo que la fuerza com´ un, aplicada a todos y cada uno de los resultados, est´ a dada por F , la deformaci´ on de cada uno de los resortes est´ a 1

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Page 1: Resortes en serie y paralelo

Sistemas de Resortes en “Serie” y “Paralelo”.Determinacion de la Constante del Resorte

Equivalente.

Jose Marıa Rico Martınez

Departamento de Ingenierıa MecanicaFacultad de Ingenierıa Mecanica Electrica y Electronica

Universidad de GuanajuatoSalamanca, Gto. 38730, Mexico

email: [email protected]

1 Introduccion

En estas notas se presentan los analisis de sistemas de resortes que actuanen “serie” o en “paralelo”. El objetivo principal de estos analisis es la deter-minacion de la constante del resorte equivalente. Se supondra que todos losresortes son lineales.

2 Sistemas de Resortes que Actuan en “Se-

rie”.

Considere el sistema de resortes mostrado en la Figura 1, una caracterıticade este sistema de resortes es que, realizando un analisis de cuerpo libre paracada uno de los resortes se deduce que, la fuerza aplicada a cada uno delos resortes es igual. Este es la caracterıstica fundamental de los resortesque actuan en “serie”.

Suponiendo que la fuerza comun, aplicada a todos y cada uno de losresultados, esta dada por F , la deformacion de cada uno de los resortes esta

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Page 2: Resortes en serie y paralelo

Figure 1: Sistema de Resortes que Actuan en Serie.

dada por las ecuaciones

δ1 =F

k1δ2 =

F

k2· · · δn =

F

kn(1)

A partir de la ecuacion (2), la detormacion total que sufre el sistema deresortes esta dada por

δT = Σi=ni=1δi = Σi=n

i=1

F

ki

=F

k1

+F

k2

+ · · · + F

kn

= F[

1

k1

+1

k2

+ · · ·+ 1

kn

](2)

Puesto que la fuerza soportada por el sistema de resorte que actuan enserie es F , se tiene que la constante del resorte equivalente, ke, esta dada por

ke =F

δT=

F

F[

1k1

+ 1k2

+ · · ·+ 1kn

] =1

1k1

+ 1k2

+ · · · + 1kn

(3)

En particular, si el sistema consta de unicamente dos resortes que actuanen serie, se tiene que

ke =F

F[

1k1

+ 1k2

] =1

1k1

+ 1k2

=k1 k2

k1 + k2(4)

2

Page 3: Resortes en serie y paralelo

3 Sistemas de Resortes que Actuan en “Par-

alelo”.

Considere el sistema de resortes mostrado en la Figura 2, una caracterıticade este sistema de resortes es que la deformacion que sufren todos loses igual. Este es la caracterıstica fundamental de los resortes que actuan en“paralelo”. Para recalcar este hecho, a la placa que permite deformar todoslos resorte se le ha colocado unas guıas que le impiden rotar y que aseguranque la deformacion de todos los resortes es igual.

Figure 2: Sistema de Resortes que Actuan en Paralelo.

Suponiendo que la deformacion comun a todos y cada uno de los resorteses δ, la fuerza soportada por cada uno de los resortes est’a dada por

F1 = k1 δ F2 = k2 δ · · · Fn = kn δ (5)

A partir de las ecuacion (3), se tiene que la fuerza total, FT , ejercida porel sistema de resortes esta dada por

FT = Σi=ni=1Fi = k1 δ + k2 δ + · · ·+ kn δ = δ [k1 + k2 + · · · + kn] (6)

Puesto que la deformacion es comun, la constante del resorte equivanteesta dada por

ke =FT

δ=

δ [k1 + k2 + · · ·+ kn]

δ= k1 + k2 + · · ·+ kn (7)

En particular, si el sistema consta de unicamente dos resortes que actuanen paralelo, se tiene que

ke =δ [k1 δ + k2 δ]

δ= k1 + k2. (8)

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