Esfuerzo y deformación de tensión y compresión

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Esfuerzo y deformación de tensión y compresión
El comportamiento elástico más fácil de entender es el estiramiento de una barra, una
varilla o un alambre, cuando se tira de sus extremos (figura11.12a). La figura 11.13
muestra un objeto que inicialmente tiene un área de sección transversal uniforme A y
una longitud l0. Ahora aplicamos fuerzas de igual magnitud F' pero direcciones
opuestas alos extremos (esto garantiza que el objeto no tenderá a moverse a la izquierda
ni a la derecha). Decimos que el objeto está en tensión. Ya hablamos mucho
de la tensión en cuerdas y cordones; setrata del mismo concepto. El subíndice ' nos
recuerda que las fuerzas actúan en dirección perpendicular a la sección transversal.
Definimos el esfuerzo de tensión en la sección transversal como elcociente de la
fuerza F' y el área de la sección transversal A:
(11.8)
Ésta es una cantidad escalar porque F' es la magnitud de la fuerza. La unidad del esfuerzo
en el pascal (abreviado Pa y asíllamado en honor del científico y filósofo francés
del siglo XVII Blaise Pascal). La ecuación (11.8) muestra que un pascal es igual a
1 newton sobre metro cuadrado (N>m2):
En el sistema británico, launidad lógica del esfuerzo sería la libra por pie cuadrado;
no obstante, es más común utilizar la libra por pulgada cuadrada (lb>in2 o psi). Los
factores de conversión son
Las unidades de esfuerzo sonlas mismas que las de presión, que veremos a menudo
en capítulos posteriores. La presión del aire en los neumáticos de un automóvil es
de alrededor de 3 3 105 Pa 5 300 kPa, y normalmente se exigeque los cables de acero
soporten esfuerzos de tensión del orden de 108 Pa.
El objeto de la figura 11.13 se estira hasta una longitud l 5 l0 1 Dl cuando se le
somete a tensión. El alargamiento Dl nose da sólo en los extremos; todas las partes de
la barra se estiran en la misma proporción. La deformación por tensión del objeto es
igual al cambio fraccionario de longitud, que es el cociente...