¿Qué es un eje neutral?

Un eje neutral es una línea que atraviesa un objeto que muestra el centro de fuerzas en acción sobre dicho objeto. En cualquier punto de intersección a través del eje, las presiones de contacto y expansión en efecto sobre el objeto son iguales. En un objeto simétrico, como una viga estructural, el eje neutro es a través del centro exacto del objeto. En un objeto asimétrico, o uno que tiene un soporte desproporcionado, encontrar el eje neutral es un proceso matemático muy complejo. El uso práctico más común para esta función es la creación de arcos dentro de paredes y edificios.

Un eje es una línea que atraviesa un objeto. Estas líneas describen una ubicación de importancia para el objeto, a menudo relacionada con la rotación, el estrés o la apariencia. Por ejemplo, el eje del planeta Tierra describe la línea alrededor de la cual gira el planeta. Un objeto como una vela a menudo tendrá un eje de simetría; el objeto es el mismo, en ambos lados de la línea del eje, cuando se ve desde cualquier ángulo.

Cada objeto también tiene un eje neutral, pero este es un tipo de línea más complicado. Una serie de fuerzas afectan a un objeto en cualquier situación dada. Algunas de esas fuerzas hacen que el objeto se estire y otras hacen que se contraiga. En algún lugar dentro del área del objeto hay una línea que muestra el centro exacto de las fuerzas, básicamente el límite entre los dos efectos.

En una viga rectangular apoyada en ambos extremos, la gravedad está tirando hacia abajo sobre el objeto. La gravedad hará que la viga tenga forma de 'U', causando esencialmente que el centro de la viga se hunda. En este caso, la parte inferior de la viga se estira y la parte superior de la viga se comprime. El eje neutral viaja directamente a través del centro del objeto, mostrando la línea donde las fuerzas se encuentran y se cancelan entre sí.

En objetos simples, el eje neutral es generalmente fácil de encontrar. En objetos complejos, es mucho más difícil. A diferencia de la mayoría de los otros tipos de eje, este realmente puede existir fuera del objeto. En un objeto que tiene una forma no simétrica o que tiene puntos de apoyo desiguales, el eje donde las fuerzas son iguales puede estar en un área entre dos puntos que está fuera de la estructura del objeto. Esto significa que las fuerzas aplicadas sobre el objeto son desiguales y no se pueden equilibrar por completo.

Uno de los primeros usos del eje neutro fue en el arco arquitectónico. Dado que el eje atraviesa el arco, es posible encontrar un punto en el que la estructura pueda soportar el peso sobre él. Mientras el eje permanezca dentro de la estructura mayor del arco, puede sostener una puerta sin colapsar. La curva del arco le da a la estructura un área mucho más grande para que el eje permanezca dentro en comparación con una puerta recta superior.