RESISTENCIA DE LOS MATERIALES
ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
INSTRUCCIONES:
El siguiente interactivo te permite navegar para revisar diferentes conceptos relacionados
con esfuerzo y deformación, específicamente sus definiciones, las expresiones matemáticas
a través de las cuales se pueden calcular, y la relación gráfica que existe entre esas dos
variables, i.e., la llamada curva de esfuerzo versus deformación.
TEMARIO:
● Esfuerzo y Deformación.
Esfuerzo y deformación
Esfuerzo.
Definición
El esfuerzo se define como la fuerza aplicada por unidad de área del material. Existen
esfuerzos de compresión, tracción, flexión, corte, etc., dependiendo de la dirección y
sentido de la fuerza en relación con el área.
La relación matemática entre esas tres variables está expresada en la siguiente ecuación:
𝜎=
𝐹
𝐴
Donde σ es el esfuerzo, en [Pa], F es la fuerza aplicada sobre el material en [N] y A es el área
sobre la cual se aplica la fuerza, en [m2].
INTERACCIÓN COMPLEMENTARIA:
REFLEXIONA
¿Por qué existen diferentes tipos de esfuerzo?
Dependiendo de la dirección y sentido en que se aplica una fuerza sobre una superficie
determinada, la respuesta en el material es distinta. Por ejemplo, cuando la fuerza se aplica
perpendicularmente sobre una superficie del material, ello corresponde a una compresión,
ya que la fuerza actúa como una presión sobre dicha superficie, en el sentido de hundirla.
Por el contrario, si la fuerza se hace con la misma dirección, pero en sentido opuesto,
entonces la fuerza actúa como una tensión sobre la superficie, en el sentido de estirarla.
Deformación.
Definición
La deformación se define como el cambio de longitud de un material, luego de aplicarle una
carga determinada, mediante la siguiente relación:
𝜖=
𝛥𝑙
𝑙𝑜
Donde ε es la deformación, Δl es la diferencia entre la longitud final del material luego de
aplicar la carga (lf), y la longitud inicial del mismo (lo).
Dado que la deformación es adimensional, también puede expresarse como un porcentaje
de deformación.
INTERACCIÓN COMPLEMENTARIA:
REFLEXIONA
¿Cómo es qué una carga aplicada puede deformar un material?
Dado que las partículas del material, en su forma original, se encuentran ligadas en un
equilibrio mecánico, por ejemplo, formando una red tridimensional, cualquier carga o
fuerza externa aplicada sobre el material perturbará tal equilibrio, generando
desplazamientos de las partículas a lo largo del material, lo cual será más marcado mientras
mayor sea dicha carga, pudiendo causar la separación definitiva de las partículas, llevando
a la ruptura del material.
Curva de esfuerzo versus deformación
Características
La curva de esfuerzo versus deformación es una representación gráfica que muestra la
deformación que experimenta un cuerpo conforme al aumento del esfuerzo aplicado sobre
su superficie.
La gráfica presenta 3 regiones:
I. Zona elástica: el material luego de la deformación tiene la capacidad de volver a su forma
original.
II. Zona plástica: el material luego de ser sometido a tensiones no tiene la capacidad de
recuperar su forma inicial.
III. Zona de ruptura: se presenta cuando ocurre estricción, es decir, el material presenta falla
luego de las deformaciones.
INTERACCIÓN COMPLEMENTARIA
Lectura recomendada
Callister, W.; Rethwish, D. (2016). Ciencia e Ingeniería de los Materiales. 2.a edición.
Barcelona: Editorial Reverté S.A.
Lee el capítulo 15.
Para conocer más:
● Al aplicar esfuerzos de magnitud relativamente baja, el porcentaje de
deformación es pequeño, sin llegar a superar la zona elástica, por lo que el
material puede recuperar sus dimensiones originales una vez que se retira la
carga.
● Si la carga es relativamente elevada, causando una deformación considerable,
es posible superar el límite elástico, pasando a la zona plástica, donde el material
ya no puede recuperar su forma original tras retirar la carga aplicada.
● Si la carga supera la resistencia mecánica del material, se presenta la ruptura de
este, por lo que la curva termina, sin haber más deformación del material.
MICROACTIVIDAD 1
A continuación, se te presenta una microactividad en la que deberás responder la pregunta
que se te presenta: ¿Cuál de las siguientes corresponde a la situación en la que un cuerpo
que es sometido a una carga relativamente elevada experimenta una deformación tal que
no recupera la forma original, incluso tras la remoción de la carga aplicada? Selecciona la
respuesta correcta del siguiente listado:
a) Esfuerzo de compresión.
b) Deformación.
c) Zona elástica.
d) Zona plástica.
RETROALIMENTACIÓN
La respuesta correcta es la opción d). Si la carga aplicada conduce a la superación del límite
elástico del material, éste pierde la capacidad de recuperar su forma inicial, incluso tras
retirar la carga que generó la deformación.