Efectos internos de las fuerzas
En este libro trataremos principalmente de lo que podríamos llamar efectos internos de las fuerzas que actúan en un cuerpo. Ya no consideraremos a los cuerpos perfectamente rígidos como suponíamos en la estática, sino que uno de los principales objetivos de este estudio sobre la resistencia de materia-les será el cálculo de las deformaciones de cuerpos de diversas formas bajo distintas cargas.
Barra cargada axialmente. Probablemente, el caso más sencillo que se puede considerar para empezar es el de una barra metálica inicialmente recta, de sección constante, sometida en sus extremos a dos fuerzas colineales dirigidas en sentidos opuestos y que actúan en el centro de las secciones. Para que haya equilibrio estático, las magnitudes de las fuerzas deben ser iguales.
Si están dirigidas en sentido de alejarse de la barra, se dice que ésta está sometida a tracción, mientras que si actúan hacia la barra, existe un estado de compresión.
En la Fig. 2.1 están representados los dos casos. Bajo la acción de estas dos fuerzas aplicadas se originan otras fuerzas internas dentro de la barra, que pueden estudiarse imaginando un plano que la corte en un punto cualquiera y sea perpendicular a su eje longitudinal.
En la Fig. 2.2a se designa este plano por a-a. Por razones que se estudiarán más tarde, el plano no deberá estar «demasiado cerca» de ninguno de los extremos de la barra. Si suponemos, para el estudio, que
se quita la parte de barra situada a la derecha del plano, como en la Fig. 2.2b, deberá sustituirse por el efecto que ejerce sobre la parte izquierda. Por este procedimiento de considerar el corte por un plano, las fuerzas que eran internas originalmente se convierten en externas respecto a la parte de cuerpo que queda. Para que exista equilibrio en la parte de la izquierda este «efecto» debe ser una fu erza horizontal de magnitud P, aunque esta fuerza que actúa normalmente a la sección fuerzas repartidas que actúan en dicha sección en a -a es, en realidad, la resultante de las sentido perpendicular a ella.
Distribución de las fuerzas resistentes. Llegados a este punto es necesario hacer alguna hipótesis sobre el modo en que varían estas fuerzas repartidas y como la fuerza aplicada P actúa en el centro se suele admitir que son uniformes en toda la sección.
Esta distribución probablemente no se dará nunca exactamente, a consecuencia de la orientación caprichosa de los granos cristalinos de que está compuesta la barra: el valor exacto de la fuerza que actúa en cada elemento de la sección transversal es función de la naturaleza y la orientación de la estructura cristalina en ese punto, pero para el conjunto de la sección la hipótesis de una distribución uniforme da una exactitud aceptable desde el punto de vista de la ingeniería.
Tensión normal. En lugar de hablar de la fuerza interna que actúa sobre un elemento de superficie, probablemente es más significativo y más útil para la comparación considerar la fuerza normal que actúa sobre una superficie unidad de la sección transversal.
La intensidad de la fuerza normal por unidad de superficie se llama tensión normal y se mide en unidades de fuerza por unidad de superficie, kg/cm2. A veces se usa la expresión tensión total para expresar la fuerza resultante axial total, en kilogramos.
Si las fuerzas aplicadas a los extremos de la barra son tales que ésta está sometida a tracción, se establecen tensiones de tracción en la misma; si está sometida a compresión, tenemos tensiones de compresión. Es esencial que la línea de aplicación de las fuerzas pase por el centro de cada sección transversal de la barra.
Fuente: Apuntes de Resistencia de Materiales de la Unideg
