Esfuerzo Y Deformación Unitaria Normales

1.2 ESFUERZO Y DEFORMACIÓN UNITARIA NORMALES

Los conceptos fundamentales de la mecánica de materiales son el esfuerzo y deformación unitaria.

1.2.1 Esfuerzos: se representa con la letra (σ) y se define como magnitudes físicas con unidades de

fuerza sobre área utilizadas en el cálculo de piezas prismáticas como vigas o pilares y también en el

cálculo de placas y láminas.

P

σ = -------

A

Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presión, fuerza dividida por área, se utilizan con

frecuencia: MPa, psi, Kpsi, Kg. /mm2

, Kg. /cm2

.

Cuando se utilizan unidades del SI, la fuerza se expresa en newtons (N) y el área en metros cuadrados

(m2

). Por lo tanto las unidades de esfuerzos serán newtons por metro cuadrado (N/m2

) o también llamado

Pascal (Pa). Por ser esto una unidad muy pequeña, es mejor utilizar Megapascal (Mpa) (que es 106

veces

Pa).

Cuando la barra se estira debido a las fuerzas P, los esfuerzos que se producen son esfuerzos de tensión o

esfuerzos de tracción.

Si las fuerzas tienen una dirección contraria y hacen que la barra se comprima se trata de esfuerzos de

compresión.

Siempre que los esfuerzos actúen en una forma perpendicular a la superficie de corte, se llama esfuerzos

normales. Por lo tanto los esfuerzos normales pueden solamente ser de tracción o de compresión. Mas

adelante veremos otro tipo de esfuerzo (esfuerzo cortante), que es el que actúa de forma paralela a la

superficie de aplicación.

1.2.2 Deformación Unitaria Normal: Una forma de comparar la deformación entre dos elementos, es

expresarla como una deformación porcentual, o en otras palabras, calcular la deformación que sufrirá una

longitud unitaria del material, la cual se denomina deformación unitaria e. La deformación unitaria se

calculará como:

ε = δ /Lo

Deformación debida a esfuerzos de tensión y de compresión, respectivamente.

Algunas características mecánicas de los materiales como su resistencia (capacidad de oponerse a la

rotura), su rigidez (capacidad de oponerse a las deformaciones) y su ductilidad (capacidad de deformarse

antes de romperse), por lo general se obtienen mediante ensayos en laboratorio (resistencia de materiales

experimental), sometiendo a pruebas determinadas porciones del material (probetas normalizadas) para

obtener esta información. Parece que el primero que realizó ensayos para conocer la resistencia de

alambres fue Leonardo Da Vinci, pero probablemente el primero en sistematizar la realización de ensayos

y en publicar sus resultados en forma de una ley fue Robert Hooke, sometiendo alambres enrollados

(resortes), a la acción de diferentes cargas y midiendo las deformaciones producidas, lo que le permitió

enunciar los resultados obtenidos en forma de ley (“como la tensión así es la fuerza”), en su tratado

publicado en 1678; esto es lo que se conoce en su forma moderna como la LEY DE HOOKE

En la práctica, a veces se anotan las unidades originales de δ y L en las deformaciones unitarias y entonces

su valor aparece en formas como mm/m, µm/m y pulg/pulg.

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