Tensión de flexión

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En la mecánica del continuo, la tensión es una magnitud física que expresa las fuerzas internas que las partículas vecinas de un material continuo ejercen unas sobre otras, mientras que la deformación es la medida de la deformación del material. Por ejemplo, cuando una barra vertical sólida soporta un peso superior, cada partícula de la barra empuja a las partículas inmediatamente inferiores. Cuando un líquido se encuentra en un recipiente cerrado bajo presión, cada partícula es empujada por todas las partículas circundantes. Las paredes del recipiente y la superficie que induce la presión (como un pistón) empujan contra ellas en reacción (newtoniana). Estas fuerzas macroscópicas son en realidad el resultado neto de un gran número de fuerzas intermoleculares y de colisiones entre las partículas de esas moléculas. La tensión se suele representar con una letra griega minúscula sigma (σ).

Tensión de cizallamiento

La tensión es una medida de la concentración local de fuerza mecánica.    Consideremos un cuerpo sometido a fuerzas iguales y opuestas en dos caras (Fig. 1).    Si estas fuerzas actúan perpendicularmente a una cara (es decir, paralela a su normal), como se muestra, la tensión σ (sigma) se denomina tensión normal.    Ésta puede ser de tracción (positiva) o de compresión (negativa).

La superficie cargada se reduce a medida que aumenta F y el material se deforma progresivamente.    Por lo tanto, a deformaciones relativamente grandes, la tensión definida como F/A0, denominada tensión nominal o tensión de ingeniería, difiere significativamente de la tensión real (definida como la fuerza dividida por el área actual).

La respuesta del material a la tensión aplicada se caracteriza por la deformación.    La deformación normal en una dirección determinada, que suele denominarse ε (épsilon), es el cambio de longitud a lo largo de esa dirección, dividido por la longitud original.    Al igual que en el caso de los esfuerzos, se puede distinguir entre esta deformación nominal o de ingeniería y la deformación real (definida como el cambio de longitud dividido por la longitud actual).

Tensión principal

En los cursos de introducción a la física aprendemos cómo se mueven los objetos cuando las fuerzas actúan sobre ellos. Sin embargo, solemos considerar que el objeto en sí es perfectamente rígido y no nos preocupamos por la deformación interna del objeto. Sin embargo, cuando queremos considerar cómo se deforma internamente un objeto cuando se aplica una fuerza, tenemos que considerar la reología del material, la orientación de las fuerzas aplicadas y dónde se aplican estas fuerzas. En esta sección, aprenderás a describir las fuerzas aplicadas que actúan sobre un objeto en términos de las componentes de tensión que existen en un punto dentro del objeto.

Cuando se aplica una fuerza a una roca, ésta no actúa en un solo punto, sino en un área determinada. Piense en apretar una goma de borrar entre los dedos: la fuerza de los dedos actúa sobre el área de contacto entre los dedos y la goma. La tensión es el término utilizado para describir la magnitud de la fuerza que actúa sobre una superficie con cierta área (Figura \(\PageIndex{1}\)). En otras palabras, la tensión es la fuerza dividida por el área,

Tensión de cizallamiento y tensión normal

La tensión, definida como fuerza por unidad de superficie, es una medida de la intensidad de las fuerzas internas totales que actúan dentro de un cuerpo a través de superficies internas imaginarias, como reacción a las fuerzas externas aplicadas y a las fuerzas del cuerpo. Fue introducido en la teoría de la elasticidad por Cauchy hacia 1822. La tensión es un concepto que se basa en el concepto de continuo.

Los sólidos, los líquidos y los gases tienen campos de tensión. Los fluidos estáticos soportan tensiones normales (presión hidrostática) pero fluyen bajo tensiones de cizallamiento. Los fluidos viscosos en movimiento pueden soportar esfuerzos de cizallamiento (presión dinámica). Los sólidos pueden soportar tanto tensiones de cizallamiento como normales, y los materiales dúctiles fallan bajo cizallamiento y los materiales frágiles fallan bajo tensión normal. Todos los materiales tienen variaciones dependientes de la temperatura en las propiedades relacionadas con la tensión, y los materiales no newtonianos tienen variaciones dependientes de la velocidad.

La tensión es un tensor de segundo orden con nueve componentes, pero puede describirse completamente con seis componentes debido a la simetría en ausencia de momentos del cuerpo. En N dimensiones, el tensor de tensión se define por: