Tensión mecánica

La fuerza es una acción que puede modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo; por lo tanto, puede acelerar o modificar la velocidad, la dirección o el sentido del movimiento de un cuerpo dado. La tensión, por su parte, es el estado de un cuerpo sometido a la acción de fuerzas opuestas que lo atraen.

Se conoce como fuerza de tensión a la fuerza que, aplicada a un cuerpo elástico, tiende a producirle una tensión; este último concepto posee diversas definiciones, que dependen de la rama del conocimiento desde la cual se analice.

Las cuerdas, por ejemplo, permiten transmitir fuerzas de un cuerpo a otro. Cuando en los extremos de una cuerda se aplican dos fuerzas iguales y contrarias, la cuerda se pone tensa. Las fuerzas de tensión son, en definitiva, cada una de estas fuerzas que soporta la cuerda sin romperse.

La física y la ingeniería hablan de tensión mecánica para referirse a la fuerza por unidad de área en el entorno de un punto material sobre la superficie de un cuerpo. La tensión mecánica puede expresarse en unidades de fuerza divididas por unidades de área.

La tensión también es una magnitud física que impulsa a los electrones a través de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, lo que provoca el flujo de una corriente eléctrica. En este caso, la tensión puede recibir el nombre de voltaje odiferencia de potencial.

La tensión superficial de un líquido, por otra parte, es la cantidad de energía que se necesita para disminuir su superficie por unidad de área. El líquido, por lo tanto, ejerce una resistencia para aumentar su superficie.

Cómo hallar la fuerza de tensión

Sabiendo que la fuerza de tensión es aquella con la que tira una línea o una cuerda, es posible encontrar la tensión en una situación de tipo estático si se conocen los ángulos de las líneas. Por ejemplo, si una carga se posa sobre una pendiente y una línea paralela a esta última impide que la carga se mueva hacia abajo, la tensión se resuelve sabiendo que la suma de los componentes horizontal y vertical de las fuerzas involucradas debe dar cero.

El primer paso para realizar este cálculo consiste en dibujar la pendiente y ubicar sobre la misma un bloque de masa M. Hacia la derecha aumenta la pendiente y en un punto se topa con un muro, desde el cual se extiende una línea paralela a la primera y amarra el bloque, manteniéndolo en su sitio y generando una tensión T. Seguidamente, se debe identificar el ángulo de la pendiente con una letra griega, que puede ser “alfa”, y la fuerza que ésta ejerce sobre el bloque con la letra N, dado que se trata de la fuerza normal.

Desde el bloque, se debe trazar un vector perpendicular a la pendiente y hacia arriba para representar la fuerza normal, y uno hacia abajo (paralelo al eje y) para graficar la fuerza de gravedad. Luego, se comienza con las fórmulas.

Para hallar una fuerza, se emplea F = M . g, siendo g su aceleración constante (en el caso de la gravedad, el valor es 9,8 m/s^2). La unidad utilizada para el resultado es Newtons, que se expresa con la letra N. En el caso de la fuerza normal, se debe descomponer en sus vectores vertical y horizontal, valiéndose del ángulo que forme con el eje x: para el cálculo del vector hacia arriba, g equivale al coseno del ángulo, mientras que para el vector hacia la izquierda, al seno del mismo.

Por último, se debe equiparar el componente izquierdo de la fuerza normal con el derecho de la tensión T, resolviendo finalmente la tensión.

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Tensión mecánica

Para otros usos de este término, véase tensión.

Vector tensión en una superficie interna S con vector unitario normal . Dependiendo de la orientación del plano en cuestión, el vector tensión puede no ser necesariamente perpendicular a ese plano, es decir, paralelo a , y puede descomponerse en dos vectores: un compnente normal al plano, llamado tensión normal , y otro componente paralelo al plano, denominado tensión cortante .

Componentes del tensor tensión en un punto P de un sólido deformable.

En física e ingeniería, se denomina tensión mecánica a la magnitud física que representa la fuerza por unidad de área en el entorno de un punto material sobre una superficie real o imaginaria de un medio continuo. Es decir posee unidades físicas de presión. La definición anterior se aplica tanto a fuerzas localizadas como fuerzas distribuidas, uniformemente o no, que actúan sobre una superficie. Con el objeto de explicar cómo se transmiten a través de los sólidos las fuerzas externas aplicadas, es necesario introducir el concepto de tensión, siendo éste el concepto físico más relevante de la mecánica de los medios continuos, y de la teoría de la elasticidad en particular.

Índice

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• 1 Introducción

• 2 Principio de Cauchy

• 3 Tensión normal y tensión tangencial

• 4 Un caso particular: tensión uniaxial (problema unidimensional)

• 5 Véase también

• 6 Referencias

o 6.1 Bibliografía

o 6.2

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