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El esfuerzoEs el resultado de la división entre una fuerza y el área en la que se aplica. Sedistinguen dos direcciones par...
Análisis delesfuerzo0 Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presión, fuerza dividida por área, se utili...
TracciónEn el cálculo de estructuras e ingeniería sedenomina tracción al esfuerzo interno a que estásometido un cuerpo por...
TracciónSon muchos los materiales que se ven sometidos a tracción en losdiversos procesos mecánicos. Especial interés tien...
Tracción0 En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales desufrir deformaciones reve...
Compresión0 El esfuerzo de compresión es la resultante delas tensiones o presiones que existe dentro de un sólidodeformabl...
Cortadura0 La tensión cortante o tensión de corte es aquellaque, fijado un plano, actúa tangente al mismo. Se suelereprese...
Flexión0 En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformaciónque presenta un elemento alargado en una direcciónperpend...
Torsión0 En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplicaun momento sobre el eje longitudinal de...
Ley de Hooke0 En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke,originalmente formulada para casos del estiramiento...
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  1. 1. El esfuerzoEs el resultado de la división entre una fuerza y el área en la que se aplica. Sedistinguen dos direcciones para las fuerzas, las que son normales al área en la quese aplican y las que son paralelas al área en que se aplican. Si la fuerza aplicada noes normal ni paralela a la superficie, siempre puede descomponerse en la sumavectorial de otras dos que siempre resultan ser una normal y la otra paralela.0 Los esfuerzos con dirección normal a la sección, se denotan como σ (sigma)y representa un esfuerzo de tracción cuando apunta hacia afuera de la sección, tratandode estirar al elemento analizado. En cambio, representa un esfuerzo de compresióncuando apunta hacia la sección, tratando de aplastar al elemento analizado.0 El esfuerzo con dirección paralela al área en la que se aplica se denota como Τ (tau) yrepresenta un esfuerzo de corte. Este esfuerzo, trata de cortar el elemento analizado, talcomo una tijera cuando corta papel, uno de sus filos mueven el papel hacia un ladomientras el otro filo lo mueve en dirección contraria resultando en el desgarro del papela lo largo de una línea.
  2. 2. Análisis delesfuerzo0 Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presión, fuerza dividida por área, se utilizan confrecuencia : MPa, psi, Kpsi, Kg/mm2, Kg/cm2.0 Se analizará la situación de un trozo pequeño de material ubicado dentro de un elemento . Este pequeñotrozo tendrá forma de cubo con aristas infinitesimales de valor : dx, dy , dz. Este cubo tiene seis caras y encada una de ellas se considerará que actúan tres esfuerzos internos: uno normal y dos de corte. La notaciónutilizada es: sx para el esfuerzo normal aplicado en la cara normal al eje x, de igual forma se definen sy, sz .Para los esfuerzos cortantes, la notación es tab que denota el esfuerzo de corte que actúa en la cara normalal eje ‘a’ y que apunta en la dirección del eje ‘b’. De esta forma se tienen: txy txz tyx tyz tzx tzy.0 Al interior de un elemento bajo carga, cada punto del cuerpo tiene valores particulares para estas 18variables (cada cara del cubo dx dy dz tiene tres esfuerzos, uno normal y dos de corte), al analizar un puntovecino el valor de las variables cambia. Si se analizan las superficies exteriores de un elemento bajo carga, seencuentra que sobre estas caras, los esfuerzos internos no existen, esto anula tres esfuerzos pero porequilibrio de fuerzas se anulan 5 esfuerzos, por lo tanto, se puede simplificar el modelo tridimensional a unobidimensional que contiene solo tres variables, sx sy txy, las cuales describen el estado de tensiones de unpunto sobre la superficie exterior de un cuerpo bajo carga.0 Este grupo de esfuerzos actuando sobre un punto es el estado de tensiones del punto. Representa unasituación de cargas que puede transformarse rotando el cubo dx,dy,dz. Esto genera un cambio en lastensiones sobre las caras, los esfuerzos varían en magnitud y sentido pero en conjunto, el estado detensiones se ha cambiado por otro equivalente.
  3. 3. TracciónEn el cálculo de estructuras e ingeniería sedenomina tracción al esfuerzo interno a que estásometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzasque actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.Lógicamente, se considera que las tensiones que tienecualquier sección perpendicular a dichas fuerzas sonnormales a esa sección, y poseen sentidos opuestos alas fuerzas que intentan alargar el cuerpo.
  4. 4. TracciónSon muchos los materiales que se ven sometidos a tracción en losdiversos procesos mecánicos. Especial interés tienen los que se utilizanen obras de arquitectura o de ingeniería, tales como las rocas , lamadera, el concreto, el acero, varios metales, etc.Cada material posee cualidades propias que definen sucomportamiento ante la tracción. Algunas de ellas son:0 Elasticidad (módulo de elasticidad)0 Plasticidad0 Ductilidad0 FragilidadEjemplos: Cualquier elemento sometido a fuerzas externas, quetiendan a flexionarlo, está bajo tracción y compresión. Los elementospueden no estar sometidos a flexión y estar bajo condiciones detracción o compresión si se encuentran bajo fuerzas axiales.
  5. 5. Tracción0 En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales desufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzasexteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.0 La plasticidad es la propiedad mecánica de un material natural, artificial, biológico o deotro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometidoa tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.0 La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleacionesmetálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, puedendeformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dichomaterial. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Losmateriales no dúctiles se clasifican de frágiles. Aunque los materiales dúctiles tambiénpueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo se produce trasproducirse grandes deformaciones.0 La fragilidad se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse confacilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidadde un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, losmateriales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmentede tipo deformaciones plásticas, tras superar el límite elástico. Los materiales frágiles queno se deforman plásticamente antes de la fractura suelen dan lugar a "superficiescomplementarias" que normalmente encajan perfectamente.0 Nota: Barra cilíndrica de metal a una fuerza de tracción de dirección opuesta a susextremos. (a) Fractura frágil. (b) Fractura dúctil. (c) Fractura totalmente dúctil
  6. 6. Compresión0 El esfuerzo de compresión es la resultante delas tensiones o presiones que existe dentro de un sólidodeformable o medio continuo, caracterizada porque tiendea una reducción de volumen del cuerpo, y a unacortamiento del cuerpo en determinada dirección. Engeneral, cuando se somete un material a un conjunto defuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento otorsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición detensiones tanto de tracción como de compresión. Aunqueen ingeniería se distingue entre el esfuerzo de compresión(axial) y las tensiones de compresión.
  7. 7. Cortadura0 La tensión cortante o tensión de corte es aquellaque, fijado un plano, actúa tangente al mismo. Se suelerepresentar con la letra griega tau . En piezasprismáticas, las tensiones cortantes aparecen en casode aplicación de un esfuerzo cortante o bien deun momento torsor. En piezas alargadas, como vigas ypilares, el plano de referencia suele ser un paralelo ala sección transversal (uno perpendicular al ejelongitudinal). A diferencia del esfuerzo normal, es másdifícil de apreciar en las vigas ya que su efecto esmenos evidente.
  8. 8. Flexión0 En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformaciónque presenta un elemento alargado en una direcciónperpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado"se aplica cuando una dimensión es dominante frente a lasotras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadaspara trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, elconcepto de flexión se extiende a elementos estructuralessuperficiales como placas o láminas. El rasgo másdestacado es que un objeto sometido a flexión presentauna superficie de puntos llamada fibra neutra tal que ladistancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella novaría con respecto al valor antes de la deformación.El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momentoflector.
  9. 9. Torsión0 En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplicaun momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prismamecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde unadimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla ensituaciones diversas. La torsión se caracteriza geométricamente porquecualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el planoformado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralelaal eje se retuerce alrededor de él.0 El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo desolicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza pordos fenómenos:0 Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas serepresentan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de lasección.0 Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa quesucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeosseccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.
  10. 10. Ley de Hooke0 En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke,originalmente formulada para casos del estiramientolongitudinal, establece que el alargamiento unitario queexperimenta un material elástico es directamente proporcional ala fuerza aplicada F:0 siendo δ: el alargamiento, L: la longitud original, E: módulo deYoung, A: la sección transversal de la pieza estirada. La ley seaplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límiteelástico.0 Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke, físico británicocontemporáneo de Isaac Newton.

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