Resistencia de materiales

CAPITULO II
FUERZAS Y DEFORMACIONES

2.1.- INTRODUCCIÓN:
La resistencia de materiales, constituye una rama de la mecánica aplicada que estudia el comportamiento de los cuerpos sólidos sometidos a varios tipos de carga. Este campo del conocimiento tiene varias denominaciones entre ellas “Mecánica de Materiales” y “Mecánica de Cuerpos Deformables”. Los cuerpos sólidos considerados a lo largodel curso comprenden elementos cargados axialmente, sujetos a torsión, sometidos a flexión y cortante.
En general los objetivos de este estudio serán la determinación de los esfuerzos, deformaciones y deflexiones producidos por fuerzas o cargas. Si estas magnitudes pueden determinarse para todos los valores de carga, incluso hasta la carga de falla, entonces se tendrá un panorama completo delcomportamiento mecánico de los cuerpos.
2.2.- CARGAS Y REACCIONES.
Las fuerzas que actúan en un elemento se llaman cargas. Las fuerzas que contrarrestan el efecto de estas se llaman reacciones. Cargas y reacciones pueden clasificarse, como externas ó internas y en estáticas ó dinámicas, además, pueden definirse de varios tipos de cargas:
* Carga estática: es una fuerza aplicada gradual ylentamente, y no repetida y muchas veces.
* Carga sostenida: es una fuerza que actúa durante un largo periodo de tiempo, un ejemplo de dicha carga es la carga muerta de un edificio.
* Carga repetida: es una fuerza aplicada miles o quizá millones de veces, por ejemplo, las fuerzas que se ejercen en diversas partes de un motor funcionando.
* Carga de impacto: es una fuerza aplicada duranteun corto periodo de tiempo, tal como la que ejerce un martillo al golpear un clavo.
* Carga axial: es una fuerza o un sistema de fuerzas cuya resultante pasa por el centroide de la sección sobre la que actúa la fuerza.
* Carga concentrada: es una fuerza aplicada en un punto.
* Carga distribuida: es una fuerza o un sistema de fuerzas, repartido sobre un área, ya sea uniforme o nouniforme.
* Carga externa: es una fuerza que actúa sobre la parte de afuera de una estructura puesta en equilibrio.
* Carga interna: es una fuerza que se ejerce dentro de un elemento o cualquier parte componente de una estructura puesta en equilibrio.

2.3.- ESFUERZO NORMAL:
Este concepto se usa para designar la intensidad de una fuerza interna, y se define como la cantidad de carga (en Kg,Lbs, Newtos) que soporta un área ( cm2, plg2, mm2).
Actúa perpendicularmente a la sección, y puede ser de tensión o compresión, veamos que acontece en el interior de una barra sometida a una carga axial a tensión:
Q
Q
Q
Q
P
P
m
n

P = Q



En el corte m-n se puede apreciar que hay una fuerza interna P, que impide la separación de la barra al aplicársele una carga externa Q.Esfuerzo normal σ=PA=(Fuerza Interna)(Área)

Para el uso de esta fórmula se debe tener en cuenta:
a).- La resultante de la fuerza interna pasa a través del centroide de área de la sección.
b).- El material es homogéneo.
c).- No hay cambios de sección a lo largo de la barra.
d).- Un razonamiento similar se aplica a elementos a compresión, solamente si son cortos y gruesos. Para que se puedaconsiderar un elemento corto se deberá cumplir:
Dimensión mínima ≥ L/10

2.4.- ELASTICIDAD Y LA LEY DE HOOKE:
Elasticidad es la propiedad que hace que un cuerpo que ha sido deformado regrese a su forma original después de que se han removido las fuerzas deformadoras; pero si el cuerpo no recobra su longitud original, después de cesar la acción de la carga, se dice que el material esparcialmente elástico y será perfectamente elástico cuando ocurre una recuperación completa.
Así pues todos los materiales de ingeniería, tales como el acero, aluminio, vidrios, concreto, madera, etc. se consideran hasta cierto punto elástico, ya que si los esfuerzos aplicados son demasiado grandes, el cuerpo no regresará a sus dimensiones originales.
En 1678 Robert Hooke, estableció una ley que...