EDICIóN GENERAL

¿Por qué las “ventanas” de los barcos son redondas?

#9 Lo que pasa es que la frase esta mal expresada.
Las estructuras de casco están diseñadas para transmitir gargas normales a su superficie en forma de tracciones o compresiones puras, sin esfuerzos de flexión (en principio). Estas se transmiten a través de la superficie del casco. Cuando existe un hueco, si este es irregular o presenta esquinas, estos puntos, tienden a acumular mayor tensión, lo que supone un punto débil. Es especialmente importante en submarinos y aviones pues estan sometidos a altas presiones y requieren un funcionamiento eficaz del casco en la disipación de estas a través de su superficie en forma de compresión pura.

Respecto a la frase en si, pues si se aplica una fuerza sobre una superficie rectangular homogénea, la distribucion de trensiones depende de las condiciones de apoyo de la superficie. Si el apoyo es perimetral, las mayores tensiones se acumulan en el centro, sucediendo además que las esquinas son los puntos de menos esfuerzo, las cargas tienden a conducirse directamente al apoyo de forma transversal a la superficie (por el lado corto digamos), pues esta presenta mayor rigidez en esa dirección.(Si la superficie es curva, esta rigidez aumenta aun mas.)
La verdad que tiene su gracia el tema. Es muy lógico y muy sencillo (creo, tal y como yo lo veo) si has estudiado estructuras o resistencia de materiales o asignaturas del estilo; pero se hace difícil justificar todos estos matices para poder explicarlo en un comentario de tres párrafos (son asignaturas de años... y años... :-) ).

La cuestión, es que todo tipo de estructuras (edificios, aviones, submarinos, una horquilla del pelo, un clip...) cuando entran en carga se deforman; es decir, al aplicar fuerza sobre ellas se crean tensiones (estamos "estresando" el material, no está "a gusto"). Cuando éstas tensiones son excesivas, los materiales cascan (o dicho en jerga, se fisuran). Hay varios tipos de tensiones (no es lo mismo romper un lápiz combándolo con los dedos de una mano - flexión- que intentando aplastarlo sobre la mesa -compresión/tracción). En el caso de un barco, yo lo desconocía, pero tiene sentido lo apuntado por #43, resulta interesante que el casco no presente flexiones -que son una putada para los materiales, que suelen soportar mejor la tracción y mejor aún la compresión-; por eso interesa que la superficie del casco transmita tracciones y compresiones y no flexiones. Esto se conseguira según el tipo de materiales, las uniones, etc.

Partiendo de que lo que se transmiten son estos esfuerzos, la forma más eficaz de abrir huecos (hay que entender los huecos como singularidades del casco, por lo que son puntos estructuralmente débiles) es aquella que menos se deforme. De todas las formas posibles, se puede justificar matemáticamente que la circunferencia es mucho más estable en este sentido que otras formas (sería curioso a modo de experimento ver si ventanas más o menos elípticas funcionarían mejor, a costa de encarecer costes de producción...); pero aparte de poderse justificar parece bastante intuitivo. Coge un anillo e imagina que le aplicas la misma fuerza en todos los puntos al mismo tiempo. La deformación es mínima. Si cogieses un cuadrado la cosa cambiaría, habría zonas más dadas a romper que otras: tenderá a rasgarse por el centro del lado pero también por las esquinas.

Así que imagino que los tiros de la pregunta sobre la forma de las ventanas van por ahí... aunque tampoco estaría de más conocer las condiciones de contorno (las "reglas del juego" específicas del diseño y mecánica náuticas).

PD: #14 estás algo encaminado en lo de la longitud de los lados. Una de las fórmulas fundamentales de todo este tema habla de que los esfuerzos flectores son proporcionales al cuadrado de la luz o longitud del tramo. Por eso no les valían las reglas de tres para construir iglesias. Ah! y la tensión que surge en las esquinas es porque tienen que mantener el ángulo de los lados entre sí.
#9 #19 Y otros. Experimento práctico: Coged 2 folios. En uno recortad un circulo grande y en el otro un cuadrado o rectángulo. Luego tirar de dos esquinas del folio en uno y otro a ver cual parte antes...

Lo he entendido al leer #45, me he imaginado la deformación de la estructura y lógicamente parte por las esquinas. Creo que es así vamos...
Muchas gracias, #43, #44, #31, #25, #20, #19, #16, #14... ¡Espero no dejarme a ninguno! ¿Y si usamos toda esta información en la Wikipedia?
#48 Muchas gracias por la explicación; yo lo di por válido; juer, el lobby de ingenieros anda pegando fuerte por aquí...
#49 Suma a #48 también.

menéame