Esfuerzos mecánicos y térmicos y ley de hooke.

4.1 ESFUERZO Y DEFORMACIÓN DEBIDO A CARGAS EXTERNAS: ESFUERZOS MECÁNICOS Y TÉRMICOS Y LEY DE HOOKE.
CONCEPTO DE ESFUERZO
Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):
Esfuerzo = fuerza / área = F / A 
En algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparteuniformemente en la totalidad de la sección transversal del miembro; en estos casos el esfuerzo puede calcularse con la simple división de la fuerza total por el área de la parte que resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo será el mismo en un punto cualquiera de una sección transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexión, el esfuerzo variará en los distintos lugares de lamisma sección transversal, entonces el nivel de esfuerza se considera en un punto.
Dependiendo de la forma cómo actúen las fuerzas externas, los esfuerzos y deformaciones producidos pueden ser axiales, biaxiales, triaxiales, por flexión, por torsión, o combinados, como se muestra en las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7.

Figura 2: Esfuerzo y deformación uniaxial

Figura 3: Esfuerzo y deformaciónbiaxial.
Figura 4: Esfuerzo y deformación triaxial.
 

Figura 5: Esfuerzo y deformación por flexión.

Figura 6: Esfuerzo y deformación por torsión.
 

Figura 7: Esfuerzo y deformación combinados.
 
Dependiendo de que la fuerza interna actúe perpendicularmente o paralelamente al área del elemento considerado los esfuerzos pueden ser normales (fuerza perpendicular al área), cortantes(tangenciales o de cizalladura, debido a una fuerza paralela al área), como se muestra en las figuras 8 y 9.
 

Figura 8: Esfuerzo normal.
 
Figura 9: Esfuerzo cortante.

ESFUERZOS MECÁNICOS
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.

Compresión: esfuerzoa 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.
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.

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

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

ESFUERZOS TÉRMICOS
Esfuerzos térmicos. Se dice que un esfuerzo es térmico cuando varía la temperatura del material. Alpresentarse un cambio de temperatura en un elemento éste experimentará una deformación axial, denominada deformación térmica. Si la deformación es controlada no se presenta deformación pero si un esfuerzo denominado térmico.
Así, un esfuerzo térmico es un esfuerzo de tensión o compresión que se produce en un material que sufre una dilatación o contracción térmica. Un cambio de temperatura puedeocasionar que un material cambie sus dimensiones. Si la temperatura aumenta, generalmente un material se dilata, mientras que si la temperatura disminuye, el material se contrae. Ordinariamente esta dilatación o contracción es linealmente relacionada con el incremento o disminución de temperatura que se presenta. Si este es el caso y el material es homogéneo e isotrópico, se ha encontradoexperimentalmente que la deformación de un miembro de longitud L puede calcularse utilizando la formula:
δT = αL∆T
donde α es propiedad del material llamada coeficiente lineal de dilatación térmica, ∆T es el cambio algebraico en la temperatura del miembro y δT es el cambio algebraico en la longitud del miembro.
Si el cambio de temperatura varia sobre toda la longitud del miembro o si α varia a lo largo...