TEMA I. CARGAS DE TENSION COMPRESION Y CORTANTE

ESFUERZO NORMAL 

 
¿Qué es el esfuerzo normal?

    El esfuerzo normal aplicado sobre un cierto material, también denominado esfuerzo uniaxial, es la relación que existe entre la fuerza aplicada perpendicularmente sobre cierta superficie y el área de sección transversal sobre la que actúa, o bien la carga por unidad de área. Matemáticamente, si P es la magnitud de la fuerza y A es el área donde está aplicada, el esfuerzo σ es el cociente: σ = P/A.


    Las unidades del esfuerzo normal en el Sistema Internacional son newton /metro2, conocidas como Pascales y abreviadas Pa. Se trata de las mismas unidades de la presión. Otras unidades que aparecen en la literatura frecuentemente son las libras / pulgada2 o psi. En la siguiente imagen, dos fuerzas de igual magnitud están aplicadas perpendicularmente al área de sección transversal, efectuando una tracción sobre la barra muy liviana que tiende a alargarla. Dichas fuerzas producen un esfuerzo normal que también se denomina carga axial centrada, a causa de que su línea de acción coincide con el eje axial, sobre el cual se encuentra el centroide.

¿Cómo se calcula el esfuerzo normal?


    La ecuación dada al comienzo, σ = P/A, permite calcular el esfuerzo normal promedio sobre el área en cuestión. El valor de P es la magnitud de la fuerza resultante sobre el área aplicada al centroide y es suficiente para muchas situaciones sencillas.



    Entonces, en general, el valor del esfuerzo en un punto en particular puede ser diferente del valor promedio. De hecho, el esfuerzo puede variar según la sección a considerar.

    Esto se ilustra en la siguiente imagen, en la cual las fuerzas de tracción F intentan separar la barra en equilibrio en las secciones mm y nn.



    Como la sección nn está muy cerca de donde se aplica la fuerza F hacia abajo, la distribución de fuerzas sobre la superficie no es del todo homogénea, siendo estas menores cuanto más lejos se esté de dicho punto. La distribución es un poco más homogénea en la sección mm.

    En todo caso, el esfuerzo normal siempre tiende a estirar o a comprimir las dos partes del cuerpo que se encuentran a ambos lados del plano sobre el cual actúan. En cambio, otros esfuerzos diferentes, como el de cizalla, tienden a desplazar y separar estas partes.




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