ESFUERZO Y DEFORMACION

PRESENTACIÓN ESFUERZO Y DEFORMACION

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN COL - SEDE CIUDAD OJEDA ESFUERZO Y DEFORMACION Autor: Maholy Leal C.I.17.825.664 Ciudad Ojeda, Mayo 2015

2. Definición de esfuerzo Elementos del esfuerzo Definición de deformación Unidades de esfuerzo y deformación Diagrama esfuerzo-deformación Elementos del diagrama esfuerzo-deformación Ley de Hooke Ejercicios CONTENIDO A DESARROLLAR

3. introducción Las propiedades mecánicas de los materiales nos permiten diferenciar un material de otro ya sea por su composición, estructura o comportamiento ante algún efecto físico o químico, estas propiedades son usadas en dichos materiales de acuerdo a algunas necesidades creadas a medida que ha pasado la historia, dependiendo de los gustos y propiamente de aquella necesidad en donde se enfoca en el material para que este solucione a cabalidad la exigencia creada.

4. Definición de esfuerzo Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F): Esfuerzo = fuerza / área = F / A

5. ELEMENTOS DEL ESFUERZO Tracción.  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. Compresión.  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.

6. ELEMENTOS DEL ESFUERZO Cizallamiento o cortadura.  Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos a cizallamiento. Flexión.  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.

7. Torsi ó n .   Las fuerzas de torsi ó n son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Est á n sometidos a esfuerzos de torsi ó n los ejes, las manivelas y los cig ü e ñ ales. ELEMENTOS DEL ESFUERZO

8. DEFINICIÓN DE DEFORMACIÓN

9. Unidades de esfuerzo y deformaci ó n El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistema internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), el esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña por lo que se emplean múltiplos como él es el kilopascal ( kPa ), megapascal ( MPa ) o gigapascal ( GPa ). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la unidad más empleada es el kgf/cm2.

10. DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN Es la curva resultante graficada con los valores del esfuerzo y la correspondiente deformación unitaria en el espécimen calculado a partir de los datos de un ensayo de tensión o de compresión.

11. ELEMENTOS DEL DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN

12. ELEMENTOS DEL DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN

13. LEY DE HOOKE Robert Hooke (1635-17039, estudió, entre otras cosas, el resorte. Su ley permite asociar una constante a cada resorte. En 1678 publica la ley conocida como Ley de Hooke: “La Fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la distancia que se desplaza de esa posición”. F = K. D X Donde: F = fuerza aplicada al resorte K = constante de proporcionalidad x = variación de longitud del resorte Un cuerpo se denomina elástico cuando recobra su forma después de cesar las fuerzas que lo han deformado. El científico ingles Robert Hooke (1635-1703) estudio en el siglo XVII la relación de las fuerzas aplicadas sobre cuerpos elásticos y los alargamientos en ellos producidos.

14. ejercicios Ejercicio # 1: Un grupo de alumnos estudió el comportamiento de un resorte concluyendo que cumple con la ley de Hooke y determinó que su constante de la elasticidad vale 12,5 N/m. a) ¿Cuánto se estira este resorte al aplicarle una fuerza de 5,0 N? b) ¿Qué fuerza debe aplicarse para estirarlo? 4,0 cm La ley de Hooke nos dice:  (El signo menos solo quiere decir que es una fuerza recuperadora, es decir, que tiene sentido contrario a la elongación del resorte).  a) Despejamos el valor de "x":

15. b) Sustituimos los valores:  Continuación Ejercicio # 1 Ejercicio # 2 Una barra de acero uniforme está suspendida verticalmente y soporta una carga de 2 500 kg en su extremo inferior como se indica en la figura. Si la sección recta de la barra es 6 cm², el módulo de elasticidad E=2,1x10 6 kg/cm 2 . Determinar el alargamiento total de la barra.

16. Continuación Ejercicio # 2 R=5 000 kg La barra está afectada en tres porciones: superior, media e inferior; la deformación de cada porción se calcula con la relación: Las tres porciones de la barra se alargan, entonces el alargamiento total es:

17. Una grúa esta alzando un objeto de 20,000 N. Características del cable Diámetro=1.0 m, longitud previa al alzado =50 m Ejercicio # 3 Esfuerzo normal en el cable: Deformación

18. Una gelatina con forma de caja tiene un á rea en su base de 15 cm 2 y una altura de 3 cm. Cuando se aplica una fuerza cortante de 0.5 N en la cara superior, é sta se desplaza 4 mm en relaci ó n a la cara inferior. ¿ Cu á les son el esfuerzo cortante, la deformaci ó n al corte y el m ó dulo de corte para la gelatina? Ejercicio # 4 Datos: F= 0.5 N, A= 15 cm 2 , h = 3 cm,  x= 4 mm Formulas: τ = F t /A; γ =  S =  x/h; G = τ /  S τ =  S = 0.5 N/(15 x 10 -4 m 2 )= 0.33 kPa γ = S = 0.4 cm/0.3 cm = 0.13 G = 330 Pa/0.13 = 2.5 kPa

19. El empleo de los diagramas de esfuerzo-deformación son de vital importancia en el diseño ingenieril ya que permite seleccionar el mejor material dependiendo de las condiciones de trabajo que se requieran. También permite predecir las utilidades de un material desconocido que haya sido sometido a dicho ensayo. El programa desarrollado permitió conocer la relación entre el esfuerzo y la deformación utilizando un método numérico sencillo y práctico, trabajado en clase. Desarrollé una solución gráfica que permite el análisis de datos de una manera más eficiente para la selección de materiales de uso ingenieril. CONCLUSION

20. BIBLIOGRAFIA http://www.arqhys.com/construccion/deformacion.html https://www.ucursos.cl/usuario/60a9bfeb0c721f171093788d3f007555/mi_blog/r/Apuntes_resistencia_de_materiales.pdf