La resistencia de los materiales, estudiada principalmente en física, es la aplicación de una carga externa a un material y su fuerza de resistencia.
La resistencia de los materiales es bien conocida en ingeniería, especialmente en el campo de la mecánica .
Este estudio se refiere a la capacidad de un material con un cuerpo deformable para resistir una fuerza aplicada sobre él. Según los expertos, existen varios procesos que son capaces de cambiarlo.
La resistencia de los materiales comenzó a entenderse en el siglo XVII, a través del experimento con efectos de carga realizado por Galileo Galilei , que dio como resultado el libro “Dos nuevas ciencias”.
Sin embargo, con el tiempo, los estudios fueron mejorando y el término “resistencia de los materiales” solo se usó realmente en Francia durante el siglo XVIII.
Concepto de Resistencia de Materiales
Una característica de esta ciencia es la necesidad de una certeza completa, ya que un mínimo error puede resultar en problemas mayores.
Como se aplica en la vida cotidiana, los cálculos incorrectos pueden provocar grandes desastres e incluso la muerte.
Por otro lado, el estudio trae beneficios, como base para gastar solo lo necesario, además de ayudar en el desarrollo de proyectos sostenibles .
De esta manera, los estudios son cuantificados y calificados . En cuanto a sus objetivos, entre los principales se pueden destacar la verificación de la seguridad, el equilibrio del material y la determinación de la acción de esfuerzos, que se traduce en deformaciones y tensiones.
Dentro del concepto de resistencia de materiales, existen algunas clasificaciones, tales como:
Giro:
En pocas palabras, es el nombre que se le da a las curvas paralelas al eje de la pieza. Con eso, se retuerce sobre sí misma, provocando resistencia. Tal movimiento se produce cuando algo lo sitúa sobre el eje longitudinal.
Así, derivados del movimiento, surgen dos fenómenos de estudio, denominados tensiones tangenciales y deformaciones seccionales . El estudio es laborioso, ya que el cálculo de la resistencia de los materiales, si no se hace con mucho cuidado, puede verse afectado por la deformación.
Flexión:
En teoría, es un esfuerzo físico que da como resultado la deformación que se forma en una componente larga, siendo perpendicular al eje y paralela a la fuerza aplicada.
Como ejemplo podemos citar placas, álabes y vigas cuando reciben una carga o fuerza. En el momento en que el objeto, que enfrenta una resistencia, sufre el proceso de deformación, se produce la flexión. Sin embargo, su distancia no cambia.
Pandeo:
De acuerdo con los estudios, el pandeo ocurre en las denominadas piezas esbeltas , ya que tienen un área de sección transversal menor que su longitud, y la resistencia de dicho material comienza después de la ocurrencia de un esfuerzo de compresión axial.
Además, algunos científicos también suelen llamar al proceso pandeo .
En otras palabras, ocurre justo después de que la pieza sufre una flexión transversal. La experiencia del estudio se caracteriza por inestabilidad elástica .
Así, sucede que, incluso antes de que el material se vea afectado por la tensión, ya sufre la pérdida de estabilidad.
Resistencia de materiales en tensión y deformación.
La definición de tensión está asociada con el valor de dividir las fuerzas por la unidad de área. Sin embargo, un error común es confundir voltaje con presión , debido a la misma unidad de medida . Por lo tanto, tenga cuidado con esto cuando estudie.
La unidad de medida de la fuerza por área es el pascal (Pa) . Ya que, en el Sistema Internacional de Unidades, la medida se refiere a un newton por metro cuadrado (1 N/m²). Además, en la resistencia de los materiales, el esfuerzo se puede dividir en compresión , corte y tensión.
Por otro lado, la deformación de un objeto es el cambio de una forma geométrica que se transforma, cuando se produce una tensión o variación térmica, en otro modelo, cambiando sus dimensiones. Así, en la resistencia de los materiales, tales deformaciones se pueden definir en tres categorías.
La primera es la deformación elástica , también llamada transitoria . Su estudio consiste en la capacidad del cuerpo para volver a su forma normal, luego de finalizado el proceso de tensión.
Por otro lado, la deformación plástica no es capaz de volver al estado original de la estructura, como resultado de una mayor fuerza aplicada en relación a la elástica.
Por último, la deformación por ruptura ocurre cuando el objeto o la estructura se rompe realmente. Pronto, se convierte en varias piezas nuevas y no hay posibilidad de que vuelva a ser el mismo. Esto quiere decir que la resistencia de este material no era suficiente y recibía una tensión mucho mayor que los demás.
Ley de Hooke sobre la resistencia de los materiales.
Conocer la ley de Hooke es fundamental cuando se trata de la resistencia de los materiales, siendo una parte importante para calcular las deformaciones y observar la elasticidad de las estructuras.
En definitiva, su fórmula consiste en que la fuerza (F) es igual al desplazamiento de la masa (representa un triángulo) multiplicado por la constante del cuerpo elástico (K) que, en este caso, sufre la deformación.
Cabe señalar que la unidad de medida de la fuerza es Newtons, la constante newton/metro y el desplazamiento solo en metros.
Los estudios de derecho muestran las diversas fuerzas en interacción. De esta forma, se utiliza en muchas situaciones de la física y de la vida cotidiana, con la única restricción de no sobrepasar el límite elástico de los cuerpos cuando entran en contacto con la fuerza, porque, en este caso, la estructura se rompería y la fórmula no sería capaz de calcular.
El equipo que se utiliza para poder medir las fuerzas por la Ley de Hooke es el dinamómetro.
Otra cosa fundamental para los estudios de resistencia de materiales es el Módulo de Young , encargado de descubrir la medida y rigidez de los materiales sólidos, utilizado principalmente en ingeniería. De esta manera, utiliza la composición química y la estructura física.
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