Hoja a realizar interactivamente

A continuación vas a pasar a un ejercicio para realizar una hoja con ayuda del ordenador. El sistema te irá guiando paso a paso en lo que debes hacer, preguntándote cada paso concreto, salvo aquellos que sean de temas anteriores. Si te equivocas te dará pistas explícitas.

Tienes que ir haciendo la hoja con Calc ó Excel: la hoja no está escrita, ni lo va a estar si tú no la escribes; entonces vete abriendo el programa y vas rellenando al ir contestando a las preguntas.

Recuerda que, en algunos sistemas, puedes copiar desde el navegador y pegar en la hoja cuando te sea cómodo.

A veces el sistema va tomando nota de tus respuestas, para ver si son coherentes con las siguientes. Si tienes que cortar y cierras sin más, tendrías que volver a empezar de cero la próxima vez. Para evitar eso, hay un botón que dice 'Parar' Púlsalo y guardará una cookie con los datos de por donde vas. Para continuar en otra ocasión, tendrás que usar el mismo navegador en el mismo equipo.

Cuando tengas el entorno preparado, empieza viendo el enunciado.

Puedes dejarlo abierto en otra ventana para poder verlo más fácil según vas avanzando. Éste es el enlace. Asegúrate que entiendes el enunciado antes de continuar. Pregunta al profesor si no lo ves claro.

Empezamos echando un vistazo a los datos. Hazlo.

Ahí nos dan el ángulo de cada barra en cada nodo.

Ahora vamos a plantear el sistema de ecuaciones.

Según el enunciado (míralo) salen ... ecuaciones por cada ....

¿Por cada qué cosa sacamos ecuaciones?
barra
nodo
Las barras dan las incógnitas: una fuerza en cada barra
Vamos entonces con la primera ecuación del primer nodo. ¿Cuántas son las incógnitas? Hay ... incógnitas por cada ...

Mírate el enunciado si no te es obvio.

¿Por cada qué cosa nos salen incógnitas?
barra
nodo
Las barras dan las incógnitas: una fuerza en cada barra
¿Qué pone en la línea del enunciado que está justo debajo del dibujo? "... el esfuerzo en cada *** (incógnita) ..."
Cojamos pues la primera ecuación del primer nodo y, una vez que sabemos cuáles son las incógnitas, vamos a buscar sus coeficientes.

Veamos la estructura de una ecuación.

Plantilla de ecuación con las ai y b conocidas y las xi desconocidas
a1 x1+...+ aj xj+...= b
Es un valor conocido, luego es el primer coeficiente
Es desconocido, luego es la primera incógnita
Así se van sumando parejas. En general, en cada pareja, tendremos otro valor conocido, es decir, otro coeficiente, multiplicando a ...
...otro valor desconocido, otra incógnita.
Toda la suma estará igualada a otro valor conocido, el término independiente.
Por ejemplo, si tenemos: p1q1+p2q2+p3q3=0 y las p son desconocidas, mientras que las q son conocidas, entonces los coeficientes son las q, las incógnitas son las p y el término independiente es 0.
En la primera ecuación del primer nodo, ¿cómo sacamos los coeficientes?
Son las fuerzas de las barras
Son los ángulos de las barras
Son los cosenos de los ángulos de las barras
Son los senos de los ángulos de las barras
Esas son desconocidas, Son las incógnitas
Mira la ecuación. No aparecen los ángulos tal cual.
Vamos a coger primero la que se cita antes en el enunciado. Tú si quieres puedes llevarlo al revés.

Fíjate que algunos ángulos no aparecen; eso quiere decir que esa barra no llega a ese nodo. Vamos a ver qué hacemos con esos casos.

Un ejemplo puede ser la barra 3 en el nodo A
En todos esos casos, ¿cuáles van a ser los coeficientes?
No se sabe. Hay un error en el problema.
Podemos poner cualquiera.
0
1
-1
Piensa que no todas las barras tienen que ir a todos los nodos. Este problema se tiene que poder resolver.
El resultado entonces será cualquiera. Para eso no necesitamos resolver nada.
La barra queda así "anulada"
Entonces aparece la fuerza de la barra en la ecuación del nudo, y no puede ser
Entonces aparece la fuerza de la barra en la ecuación del nudo, y no puede ser
Bueno, pues como vamos a utilizar el método matricial, en el que cada fila de la matriz se corresponde con una ecuación, empecemos a construirla en la hoja de cálculo.

Empieza importando el fichero de datos a la hoja de cálculo. Mírate la documentación del capítulo correspondiente.

Vamos a ordenar ecuaciones y coeficientes por el mismo orden en que está el fichero de datos. Así iremos más rápido. Entonces la primera ecuación es la del nodo A y la primera incógnita se corresponde con la barra 9.

Vamos a poner la matriz de coeficientes debajo de los datos. Deja un par de filas de hueco (puedes poner en una de ellas un rótulo indicativo si quieres) y vamos a la siguiente fila, justo debajo del 9, para que se vea bien

Si el ángulo correspondiente está en blanco el coeficiente es 0 y, si no, el coseno del ángulo. Pon la fórmula para obtener esto. Como los datos vienen en grados sexagesimales, tendrás que usar una función coseno que trabaje en grados sexagesimales o combinarla con la función RADIANES En cualquier caso, comprueba que te sale 1

Si rellenas después hacia la derecha, hasta llegar debajo de la barra 11, tendrás toda la fila de coeficientes correspondientes a la primera ecuación.

Si ahora extiendes hacia abajo esa fila para ocupar en total 5 (son 5 nodos) habrás rellenado las 5 líneas de las ecuaciones correspondientes a los cosenos.

Debajo puedes poner las de los senos, por el mismo procedimiento.

Con eso ya tienes la matriz de coeficientes. Vamos ahora a por los términos independientes.

¿De dónde sacamos los términos independientes?

En este caso no los hay
Son todos 0
Son las fuerzas o cargas externas multiplicadas por el correspondiente seno o coseno
Una ecuación sin término independiente no es una ecuación
Entonces pondría 0 en el enunciado
Vemos que sólo hay carga externa en el nodo E. En la columna donde vayas a poner los términos independientes, ponlos. Como sólo hay uno no nulo, usa la calculadora o mete los datos directamente.

Pasamos ya a la resolución propiamente dicha. Piensa dónde vas a poner la matriz inversa.

Si necesitas detalles específicos de la hoja de cálculo, consulta la documentación de ese apartado. Vamos a ver la función para invertir una matriz

Plantilla de fórmula
= minversa( rangomatriz)
El nombre de la función que invierte matrices es minversa
Entre paréntesis va el rango de celdas donde está la matriz
Por ejemplo, si ponemos =minversa(b3:i10) estamos pidiendo la inversa de la matriz cuyos valores están desde la celda B3 hasta la I10

Pon ahora tú la fórmula para la inversa de la matriz de coeficientes

=minversa(c3:l8)
=minversa(c4:l8)
=minversa(c11:l15)
=minversa(c11:l20)
Ese rango son los números de barras y los ángulos
Eso son los ángulos
Eso no es toda la matriz, sólo la primera parte de las ecuaciones
Vamos a ver ahora cómo obtener la solución.

Para eso necesitamos multiplicar la inversa obtenida por la columna de términos independientes. Veamos cómo es la función de multiplicar matrices.

Plantilla de fórmula
= mmult( rangomatriz1; rangomatriz2)
El nombre de la función que invierte matrices es mmult
Entre paréntesis va primero el rango de celdas donde está la primera matriz
Después del ; separador va el rango de celdas donde está la segunda matriz
Por ejemplo, si ponemos =mmult(b3:i10;j3:k10) estamos pidiendo el producto de la matriz cuyos valores están desde la celda B3 hasta la I10 multiplicada por la que está de la celda J3 a la K10

Pon ahora tú la fórmula para multiplicar la inversa de la matriz de coeficientes por la columna de términos independientes

Suponiendo que los términos independientes estén en el rango m11:m20 =mmult(c11:l20,m11:m20)
Suponiendo que los términos independientes estén en el rango m11:m20 =mmult(c21:l30,m11:m20)
Suponiendo que los términos independientes estén en el rango m11:m20 =mmult(c21:l30;m11:m20)
Ese primer rango no es de la inversa, es de la matriz de coeficientes
Los argumentos se separan con ;
Pues con eso te tiene que salir la solución:
Barra Esfuerzo
9 6,37
10 3,73
1 -4,31
2 -4,22
3 5,81
4 -5,81
5 1,59
6 -3,18
7 -6,60
11 2,75
Si no te sale, o te atascas en algo, consulta con el profesor.