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EFECTOS EXTERNOS E INTERNOS EN PIEZAS MECÁNICAS

Probablemente, el caso más sencillo que se puede considerar para empezar es el de una barra metálica inicialmente recta, de sección constante, sometida en sus extremos a dos fuerzas colineales dirigidas en sentidos opuestos y que actúan en el centro de las secciones. Para que haya equilibrio estático, las magnitudes de las fuerzas deben seriguales. Si están dirigidas en sentido de alejarse de la barra, se dice que ésta esta sometida a tracción, mientras que si actúan hacia la barra, existe un estado de compresión. Bajo la acción de estas dos fuerzas aplicadas se originan otras fuerzas internas dentro de la barra, que pueden estudiarse imaginando un plano que la corte en un punto cualquiera y sea perpendicular a su eje longitudinal.Llegados a este punto, es necesario hacer alguna hipótesis sobre el modo en que varían estas fuerzas repartidas, y como la fuerza aplica P actúa en el centro, se suele admitir que son uniformes en toda la sección. Esta distribución probablemente no se dará nunca exactamente, a consecuencia de la orientación caprichosa de los granos cristalinos de que esta compuesta la barra; el valor exacto de lafuerza que actúa en cada elemento de la sección transversal en función de la naturaleza y la orientación de la estructura cristalina en ese punto, pero para el conjunto de la sección la hipótesis de una distribución uniforme da una exactitud aceptable desde el punto de vista de la ingeniería.
En lugar de hablar de la fuerza interna que actúa sobre un elemento de superficie, probablemente es mássignificativo y más útil para la comparación considerar la fuerza normal que actúa sobre una superficie unidad de la sección transversal. La intensidad de la fuerza normal por unidad de superficie se llama tensión normal y se mide en unidades de fuerza por unidad de superficie, kg/cm2. A veces se usa la expresión tensión total para expresar la fuerza resultante axial total, en kilogramos. Si lasfuerzas aplicadas a los extremos de la barra son tales que ésta esta sometida a tracción, se establecen tensiones de tracción en la misma; si esta sometida a compresión, tenemos tensiones de compresión. Es esencial que la línea de aplicación de las fuerzas pase por el centro de cada sección transversal de la barra.

PROBETAS DE ENSAYO

La carga axial es frecuente en los problemas de diseño deestructuras y de maquinas. Para simular esta carga en el laboratorio se coloca una probeta entre las mordazas de una maquina de ensayos del tipo accionado eléctricamente o de una hidráulica, maquinas usadas corrientemente en los laboratorios de ensayo de materiales para aplicar una tracción axial.
En un intento de tipificar los métodos de ensayo, la sociedad Americana de Ensayos de Materiales,comúnmente conocida por A.S.T.M., ha redactado especificaciones que son de uso común en USA y numerosos países de América y Europa. Se prescriben varios tipos de probetas para materiales metálicos y no metálicos, tanto para ensayos de tracción como de compresión, pero solo mencionaremos ahora dos de ellos, uno para chapas metálicas de espesor mayor de 3/16 de pulgada (unos 47mm.) Las dimensiones indicadasson las especificadas por la A.S.T.M., pero los extremos de las probetas pueden tener cualquier forma que se adapte a las mordazas de la maquina de ensayo que aplique la carga axial. La parte central de la probeta es algo más delgada que las extremas para que no se produzca el fallo en la parte de las mordazas. Los chaflanes redondeados que se observan tienen por objeto evitar que se produzcanlas llamadas concentraciones de esfuerzos en la transición entre las dos anchuras diferentes. De ordinario se marca una longitud standard patrón en la que se miden los alargamientos, perforando dos pequeños orificios en la superficie de la barra con una separación de 2 o de 8 pulgadas, como puede verse.

DEFORMACIÓN NORMAL
Supongamos que se ha colocado una de estas probetas de tracción en una...