¿Alguna vez te has preguntado qué es el esfuerzo cortante y la deformación cortante? Estos conceptos son fundamentales en el campo de la ingeniería y juegan un papel crucial en el diseño y análisis de estructuras. En este artículo, exploraremos en profundidad qué es exactamente el esfuerzo cortante y la deformación cortante, cómo se calculan y cómo se aplican en diferentes situaciones. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la mecánica de materiales y descubrir todo lo que necesitas saber sobre estos dos conceptos clave!
En una máquina, cada componente está expuesto a diferentes fuerzas. Debido a estas fuerzas que actúan sobre los componentes de la máquina, se inducen diversos tipos de tensiones. Una tensión simple se define como la fuerza de resistencia interna que contrarresta la fuerza externa por unidad de área. El alargamiento se define como la deformación por unidad de longitud. El esfuerzo cortante y la deformación cortante se definen de la misma manera. ¿Veamos cómo podemos definirlos?
Cuando un cuerpo se somete a dos fuerzas iguales y opuestas que actúan tangencialmente a través de la sección resistente, el cuerpo tiende a cortar la sección. El esfuerzo inducido en la sección transversal se llama esfuerzo cortante.
¿Tener sentido? DE ACUERDO. Tomemos un ejemplo para entender el escenario.
Esfuerzo cortante y deformación cortante
Supongamos que se utiliza un remache para conectar dos placas como se muestra en la figura. Cuando dos fuerzas iguales actúan en direcciones opuestas sobre las dos placas. Entonces actúa una fuerza cortante sobre el remache y se crea un esfuerzo cortante en la sección transversal del remache. Si esta carga o fuerza excede el límite elástico, el remache fallará, como se muestra en la siguiente figura.
Este esfuerzo cortante se puede calcular como la relación entre la fuerza tangencial que actúa sobre el remache y el área de la sección transversal del remache.
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Matemáticamente
Esfuerzo cortante (τ) = fuerza tangencial / área de sección transversal de resistencia.
La deformación cortante se puede definir como la relación entre la deformación y su longitud o forma original.
La deformación por corte se puede representar por Φ
El esfuerzo cortante es directamente proporcional a la deformación cortante dentro del límite elástico.
Esfuerzo cortante ∝ Deformación cortante
τ ∝ Φ
τ = C * Φ
Donde C = constante de proporcionalidad. Conocido como módulo de rigidez o módulo de corte.
Módulo de corte o módulo de rigidez
El módulo de corte o módulo de rigidez es por definición
«La relación entre el esfuerzo cortante y la deformación cortante se llama módulo de corte».
Un material con un módulo de corte mayor, lo que significa que tiene una alta rigidez. Por eso lo llamamos así Módulo de rigidez.
[Read the Full article about the Modulus of Rigidity Here]
Diploma
El concepto de esfuerzo cortante y deformación cortante es muy útil en el diseño de sujetadores. El módulo de rigidez indica cuánta fuerza puede soportar el sujetador. Es una propiedad material. Algunos de los materiales más utilizados se enumeran con módulo de corte.
material | Módulo de rigidez (C) en GPa (GN/m2) o (kN/mm2) |
acero | 80 a 100 |
| hierro forjado | 80 a 90 |
| hierro fundido | 40 a 50 |
cobre | 30 a 50 |
| Latón | 30 a 50 |
Madera | 10 |
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Shear Stress and Shear Strain: Definiciones y Conceptos Importantes
En una máquina, cada componente está sujeto a diversas fuerzas. Debido a estas fuerzas que actúan sobre los componentes de la máquina, se inducen varios tipos de tensiones. Donde una tensión simple se define como la fuerza de resistencia interna que se opone a la fuerza externa por unidad de área. Donde la Deformación se define como la deformación por unidad de longitud. El esfuerzo de corte y la deformación de corte también se definen de la misma manera. ¡Veamos cómo podemos definirlos?
Cuando un cuerpo está sujeto a dos fuerzas iguales y opuestas que actúan tangencialmente en la sección resistente, entonces el cuerpo tiende a cortarse en dicha sección. El estrés inducido en la sección se conoce como esfuerzo de corte.
¿Tiene sentido? Bueno. Veamos un ejemplo para entender el escenario.
Esfuerzo de Corte y Deformación de Corte
Consideremos que se utiliza un remache para unir dos placas como se muestra en la figura. Cuando dos fuerzas iguales actúan sobre las dos placas en direcciones opuestas, entonces se aplica una fuerza de corte sobre el remache y se inducirá un esfuerzo de corte en la sección transversal del remache. Si esta carga o fuerza cruza el límite elástico, entonces el remache se romperá como se muestra en la siguiente figura.
Este esfuerzo de corte se puede calcular como la relación entre la fuerza tangencial que actúa sobre el remache y el área de la sección transversal del remache.
- Esfuerzo de Corte (τ) = Fuerza Tangencial / Área de la Sección Transversal de Resistencia
Matemáticamente,
Esfuerzo de Corte (τ) = Fuerza Tangencial / Área de la Sección Transversal de Resistencia
La deformación de corte se puede definir como la relación entre la deformación y su longitud o forma original.
La deformación de corte se puede representar por Φ. Aquí, el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la deformación de corte dentro del límite elástico.
Esfuerzo de Corte ∝ Deformación de Corte
τ = C * Φ
Donde C es la constante de proporcionalidad conocida como módulo de elasticidad o módulo de corte.
Módulo de Elasticidad o Módulo de Corte
El módulo de elasticidad o módulo de corte se define como:
La relación entre el esfuerzo de corte y la deformación de corte se conoce como módulo de elasticidad.
Un material con un módulo de elasticidad mayor tiene una mayor rigidez. Es por eso que lo llamamos módulo de rigidez.
[Lee el artículo completo sobre el Módulo de Rigidez aquí]
Conclusión
El concepto de esfuerzo de corte y deformación de corte es muy útil en el diseño de elementos de fijación. El módulo de rigidez representa la cantidad de resistencia que tiene el elemento de fijación. Es una propiedad del material. Algunos de los materiales comúnmente utilizados se enumeran junto con el módulo de rigidez.
- Acero: 80 a 100 GPa (GN/m2) o kN/mm2
- Hierro forjado: 80 a 90 GPa (GN/m2) o kN/mm2
- Hierro fundido: 40 a 50 GPa (GN/m2) o kN/mm2
- Cobre: 30 a 50 GPa (GN/m2) o kN/mm2
- Latón: 30 a 50 GPa (GN/m2) o kN/mm2
- Madera: 10 GPa (GN/m2) o kN/mm2
Para obtener más información y recursos relacionados, puedes visitar los siguientes enlaces:
Preguntas Frecuentes
1. ¿Qué es el esfuerzo de corte?
El esfuerzo de corte es la resistencia interna que se opone a una fuerza externa por unidad de área cuando un cuerpo está sujeto a dos fuerzas iguales y opuestas que actúan tangencialmente en una sección resistente.
2. ¿Cuál es la fórmula para calcular el esfuerzo de corte?
La fórmula para calcular el esfuerzo de corte es: Esfuerzo de Corte (τ) = Fuerza Tangencial / Área de la Sección Transversal de Resistencia.
3. ¿Qué es la deformación de corte?
La deformación de corte es la relación entre la deformación y la longitud o forma original de un cuerpo cuando está sujeto a fuerzas de corte.
Esperamos que este artículo haya sido útil para comprender los conceptos de esfuerzo de corte y deformación de corte. Para obtener más información, asegúrate de visitar los enlaces proporcionados y seguir explorando el tema.