Equilibrio Estático, Ley de Hooke y Propiedades de los Materiales

Equilibrio Estático y Propiedades de los Materiales

El equilibrio estático se define como la condición en la cual un cuerpo, sometido a una serie de fuerzas y momentos exteriores, se mantiene en reposo o con un movimiento uniforme.

Principio de Corte

Si a un cuerpo en equilibrio se le corta por una sección cualquiera, sigue estando sometido a las fuerzas y momentos exteriores. Para que siga estando en equilibrio, debemos colocar en la sección cortada una resultante de fuerzas (R) y una resultante de momentos (M). En dicha sección existen tensiones, fuerzas por unidad de área, que dan como resultante R y M. A pesar de que dichas fuerzas son interiores si se considera todo el sistema, son exteriores cuando se aplican sobre el subsistema. El subsistema aislado con las fuerzas exteriores que actúan sobre él y las fuerzas resultantes de la interacción con el sistema total se denomina diagrama de sólido libre.

Ley de Hooke

La Ley de Hooke establece la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada y la deformación producida, para una deformación unidimensional.

Nota: Si el sólido se deforma más allá de un cierto punto, el cuerpo no volverá a su tamaño o forma original, entonces se dice que ha adquirido una deformación permanente. La fuerza más pequeña que produce deformación se llama límite de elasticidad.

El límite de elasticidad es la máxima longitud que puede alargarse un cuerpo elástico sin que pierda sus características originales. Más allá del límite elástico, las fuerzas no se pueden especificar mediante una función de energía potencial, porque las fuerzas dependen de muchos factores, entre ellos el tipo de material.

Propiedades de los Materiales

• Rigidez: Propiedad que tiene el material para resistir la deformación.
• Elasticidad: Habilidad de un material para recuperar sus dimensiones originales al retirar el esfuerzo aplicado.
• Ductibilidad: Habilidad de un material para deformarse antes de fracturarse.
• Plasticidad: Capacidad del material para deformarse bajo la acción de un esfuerzo y mantener dicha deformación al retirarse el esfuerzo.
• Fragilidad: Opuesto a la ductibilidad; un material frágil no tiene resistencia a cargas de impacto y se fractura con cargas estáticas sin aviso.

Tensión y Torsión

Tensión: Es el estado de un cuerpo sometido a la acción de fuerzas opuestas que lo jalan.

Torsión: Acción de una fuerza en un cuerpo para retorcerlo sobre su eje central.

Deformación

La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo, o la ocurrencia de dilatación térmica.

Fuerzas Internas y Resistencia

Fuerza Interna: Resistencia interior de un cuerpo a una fuerza externa.

Resistencia: Propiedad del material para resistir la acción de la fuerza (compresión, tensión, corte).

Límites de Proporcionalidad y Punto de Cedencia

Límites de Proporcionalidad: Punto de la curva en la gráfica de esfuerzo por deformación.

Punto de Cedencia: Punto donde se deforma el material, produciéndose la deformación sin un incremento sensible de la fuerza.

Resistencia Última

Resistencia Última: Esfuerzo máximo basado en la sección de los vectores originales.