Juan Carlos Silva Urciuoli

C.I: 24.577.564

Ing. Mecánica

ELEMENTO DE MAQUINA

La fuerza es una magnitud vectorial (con dirección y sentido) que tiende a producir un cambio en la dirección de un cuerpo o como modificación de su estructura interna, es decir tiende a producir una deformación.

Fuerzas.

Con base a su estudio las fuerzas han sido clasificadas como fuerzas de cuerpo o másicas y las fuerzas de superficie; estas últimas divididas en simples y compuestas.

Tipos de fuerzas.

Están en relación directa con la masa del cuerpo al cual se aplican, aunque su origen puede ser debido a causas externas. Como ejemplos de este tipo de fuerzas de cuerpo tenemos a las inducidas por la gravedad, las centrífugas y las creadas por los campos magnéticos.

Las fuerzas de cuerpo o másicas

Dependen siempre de causas externas al cuerpo, y no guardan relación alguna con la masa del mismo. Se llaman así porque se puede considerar que son aplicadas a una superficie de algún cuerpo, como ocurre con las fracturas originadas por eventos tectónicos

Las fuerzas de superficie

CARGA AXIAL ESFUERZO NORMALLa fuerza por unidad de área, o la intensidad

de las fuerzas distribuidas a través de una sección dada, se llama esfuerzo sobre esa sección y se representa con la letra griega o (sigma).

Se empleará un signo positivo para indicar un esfuerzo de tensión (el elemento a tensión) y un signo

negativo para indicar un esfuerzo compresivo (el elemento a compresión).

Debido a que se emplean unidades del sistema SI en estos análisis, con P expresada en newtons (N) y A en metros cuadrados (m²), el esfuerzo σ se expresará en

N/ m². Esta unidad se denomina pascal (Pa). Sin embargo, el

pascal es una unidad muy pequeña por lo que, en la práctica, deben emplearse múltiplos de esta unidad, como, el kilopascal (kPa), el megapascal (MPa) y el

gigapascal (GPa). Se tiene que:

1 kPa 103 Pa 103N/m2

1 MPa 106 Pa 106N/m2

1 GPa 109 Pa 109N/m2

TIPOS DE ESFUERZO

Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.

Tracción.

Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.

Compresión.

Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.

Flexión.

Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los cigüeñales

Torsión.

Las fuerzas internas y sus correspondientes esfuerzos estudiados anteriormente eran normales a la sección considerada. Se concluye que deben existir fuerzas internas en el plano de la sección, y que su resultante es igual a P. Estas fuerzas internas elementales se conocen corno fuerzas cortantes, y la magnitud P de su resultante es el cortante en la sección. Al dividir el cortante P en el área A de la sección transversal, se obtiene el esfuerzo cortante promedio en la sección. Representando el esfuerzo cortante con la letra griega τ (tau), se escribe:

ESFUERZO CORTANTE

Debe enfatizarse que el valor obtenido es un valor promedio para el esfuerzo cortante

sobre la sección. Al contrario de lo dicho con anterioridad para los esfuerzos normales, en

este caso no puede suponerse que la distribución de los esfuerzos cortantes a

través de una sección se a uniforme. El valor real τ del esfuerzo cortante varía de cero en la

superficie del elemento hasta un valor máximo τprom.

Haga clic en el icono para agregar una imagenLos esfuerzos

cortantes se

encuentran

comúnmente en

pernos,

pasadores y

remaches

utilizados para

conectar

diversos

elementos

estructurales y

componentes

de máquinas

(figura 1.17).

Considere dos

placas A y B

conectadas por

un perno

cortante P en la sección es igual a F. Se obtiene el esfuerzo cortante P = F entre el área A de la sección transversal:

Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o alargamiento se incrementará también.

Deformacion

irreversible o permanente. Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica.

Deformación plástica

reversible o no permanente, el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.

Deformación elástica

GRAFICA DE ESFUERZO Y DEFORMACION