Esfuerzo y deformación debido a cargas externas: esfuerzos mecánicos y térmicos y ley de Hooke.

1. Algunas de las propiedades mecánicas de la materia son la elasticidad, la compresión y la tensión.

1.1. Definimos a un cuerpo elástico, como aquel que recobra su tamaño y forma original cuando deja de actuar sobre él una fuerza deformante. Las bandas de hule, las pelotas de golf, los trampolines, las camas elásticas, las pelotas de fútbol y los resortes son ejemplos comunes de cuerpos elásticos.

2. Robert Hooke fue el primero en establecer esta relación por medio de la invención de un volante para resorte para reloj.

2.1. Hooke descubrió que cuando una fuerza F, actúa sobre un resorte, produce en él un alargamiento s que es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada.

2.2. La Ley de Hooke se representa como: F = ks. La constante de proporcionalidad k varía mucho de acuerdo con el tipo de material y recibe el nombre de constante del resorte.

2.3. La Ley de Hooke no se limita al caso de los resortes en espiral

2.3.1. Para que la Ley pueda aplicar de un modo más general, es conveniente definir los términos esfuerzo y deformación. El Esfuerzo se refiere a la causa de una deformación elástica, mientras que la deformación se refiere a su efecto, es decir a la deformación en sí misma.

3. Deformación: es el cambio relativo en las dimensiones o en la forma de un cuerpo como resultado de la aplicación de un esfuerzo.

4. En general un esfuerzo es el resultado de la división entre una fuerza y el área en la que se distinguen dos direcciones para las fuerzas:

4.1. Las que son normales al área en la que se aplican y las que son paralelas al área en que se aplican.

4.2. Los esfuerzos con dirección normal a la sección, se denotan como σ (sigma) y representa un esfuerzo de tracción

4.3. El esfuerzo con dirección paralela al área en la que se aplica se denota como τ (tau) y representa un esfuerzo de corte.

5. Los esfuerzos Mecanicos se dividen en:

5.1. Tracción: Esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto y tienden a estirarlo, aumentando su longitud y disminuyendo su sección.

5.2. Compresión: Esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a comprimirlo, disminuyendo su longitud y aumentando su sección.

5.3. Flexión: Esfuerzo que tiende a doblar el objeto. Las fuerzas que actúan son paralelas a las superficies que sostienen el objeto. Siempre que existe flexión también hay esfuerzo de tracción y de compresión.

5.4. Cortadura: esfuerzo que tiende a cortar el objeto por la aplicación de dos fuerzas en sentidos contrarios y no alineados. Se encuentra en uniones como: tornillos, remaches y soldaduras.

5.5. Torsión: esfuerzo que tiende a retorcer un objeto por aplicación de un momento sobre el eje longitudinal.

6. La Ley de Hooke, establece:

6.1. Siempre que no se exceda el límite elástico, una deformación elástica es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada por unidad de área (esfuerzo).

6.2. Si llamamos a la constante de proporcionalidad el módulo de elasticidad, podemos escribir la Ley de Hooke en su forma más general: Módulo de elasticidad = esfuerzo Deformación