Resistencia de Materiales

 ESFUERZO POR COMPRESION
1. Parte Introductoria
Supongamos que un cuerpo está formado por partículas pequeñas o moléculas entre las cuales actúan fuerzas. Estas fuerzas moleculares se oponen a cambios de forma del cuerpo cuando sobre este actúan fuerzas exteriores.
Si un sistema exterior de fuerzas se aplica al cuerpo, sus partículas se desplazan y estos desplazamientos mutuos continúan hastaque se establece el equilibrio entre el sistema exterior de fuerzas y las fuerzas interiores.
Se dice entonces que el cuerpo está en estado de deformación.
Durante la deformación, las fuerzas exteriores que actúan sobre el cuerpo realizan trabajo, y este trabajo se transforma completa o parcialmente en energía potencial de deformación.
Esta deformación a su vez trae consigo un esfuerzo, debidoa que sobre el cuerpo se ejerce una fuerza externa, esta hipótesis es la base de nuestro primer laboratorio del curso de Resistencia de Materiales que se presenta a continuación.
2. Fundamento Teórico
Los conceptos más importantes dentro del curso de Resistencia de Materiales son la tensión y la deformación. Estos conceptos pueden ilustrarse en su forma más elemental considerando una barraprismática sometida a fuerzas axiales. Una barra prismática es un miembro estructural recto con sección transversal constante en toda su longitud. Una fuerza axial es una carga dirigida a lo largo del eje del miembro que se somete a tracción o a compresión. Se muestra en la figura (a) el ejemplo donde la barra prismática esta en tracción.
Las tensiones internas de la barra quedan expuestas sihacemos un corte imaginario a través de la barra en la sección m-n como apreciamos en la figura (c), como esta sección se toma perpendicularmente al eje longitudinal de la barra se llama sección transversal, es decir la normal y el área forman un ángulo de 90˚.
A través de esta sección libre se crea un esfuerzo, a su vez esta origina una tensión distribuida uniformemente, esta se encontrara entracción si su sentido es “saliente” al área expuesta o en compresión si el esfuerzo, valga la redundancia, comprime el área expuesta, véase figura (d).
Este esfuerzo es una fuerza por unidad de área expuesta, es denotado por la letra griega  y con lo cual podemos obtener la primera relación:









Figura (d)
Esta ecuación da la intensidad de la tensión uniforme en una barra prismáticacargada axialmente de sección transversal arbitraria. Cuando la barra es estirada por las fuerzas P, las tensiones son de tracción (positivas) y si se invierte el sentido de la fuerza la tensión es por compresión (negativa). Debido a que estas tensiones actúan en una dirección perpendicular a la superficie cortada se llaman tensiones normales. Por ello estas pueden ser por tracción o compresión,las cuales son de importancia para el estudio de este primer laboratorio.
Ya que la tensión normal se obtiene al dividir la fuerza axial y el área transversal o expuesta, se obtienen unidades de fuerza por unidad de área. Si usamos unidades inglesas la tensión suele expresarse en libras por pulgada cuadrada (psi) o 1 ksi que equivalen a 1000 psi.
Cuando se usan unidades del SI, la fuerza seexpresa en newtons (N) y el área en metros cuadrados (m2). En consecuencia la tensión tiene unidades de newtons por metro cuadrado (N/m2), es decir pascales (Pa).
Sin embargo, el pascal es una unidad de tensión muy pequeña por lo cual se usan múltiplos grandes. Para demostrar que el pascal es pequeño solo tenemos que notar que se requieren casi 7000 pascales para hacer un psi aproximadamente.LIMITACIONES
La ecuación es valida solo si la tension esta uniformemente distribuida sobre la sección transversal de la barra. Esta condición se cumple si la fuerza axial P actúa a través del centroide del área de la sección transversal. Cuando la carga P no pasa por el centroide, la barra se flexaria, por lo cual se requerirá de un análisis más complicado que no corresponde a esta 1ra parte del...