Esfuerzos de tensión y compresión y el Módulo de Young
Introducción
¡Hola!
¿Cómo estás? Espero que de maravilla. Te cuento que es una satisfacción enorme ser parte de tu formación académica. Y para continuar te comparto un nuevo tema de sumo interés.
Prosigamos con nuestro estudio de la elasticidad. En la primera lección estudiamos y aprendimos la ley de Hooke para interpretar el cambio de longitud que sufren los resortes cuando se someten a una fuerza longitudinal suficiente para cambiar su dimensión en ese sentido. Quedó claro que los materiales en general sufren deformaciones que obedecen análogamente la ley de Hooke; así, interpretándolo desde este punto de vista, se determinó la fórmula del módulo de elasticidad.
En esta lección resolveremos primero algunos problemas de los esfuerzos de tensión, de compresión, problemas de deformación para, enseguida, determinar la forma que adquiere el módulo de elasticidad para la aplicación de esfuerzos longitudinales, la deformación correspondiente y que a la razón correspondiente la llamaremos “el módulo de Young”.
Para terminar, los videos que se han incluido se refieren a la solución de algunos problemas en los que se involucra el módulo de Young, el esfuerzo de límite elástico y la resistencia límite.
Sin más que agregar, ¡iniciemos nuestro proceso de enseñanza y aprendizaje!
¡Adelante con energía y expectativas positivas!
Desarrollo del tema
Módulo de Young
Para definir el módulo de Young vamos a considerar esfuerzos longitudinales aplicados en alambres, varillas o cualquier material alargado. En tal situación el esfuerzo es producto de una fuerza F que actúa a través de un área perpendicular A; el esfuerzo longitudinal es entonces calculado por
Esfuerzos normales: a) Tensión b) Compresión
En el sistema internacional de unidades SI el esfuerzo se expresa en pascales [Pa]=1[N/m2] y en el sistema inglés gravitacional (sbg), en lb/in2. Puedes utilizar el siguiente factor de conversión entre el SI y el sbg:
1 lb/in2=6,895 Pa=6.895 kPa
Los videos a continuación explican el concepto de esfuerzo, así como la solución de varios problemas en los que se aplican esfuerzos de tensión o compresión, o incluso la deformación, cuya definición y fórmula se determinó en la clase digital 1, te invito a revisarlos:
1. Concepto de esfuerzo normal (7:47):
2. Esfuerzo normal de tensión o compresión (7:37):
3. Esfuerzo normal de compresión (5:34):
4. Problema de esfuerzo y deformación (6:00):
En el video siguiente se explica una prueba del tipo destructivo para determinar la deformación de una probeta sometida a tensión:
5. Ensayo de tracción (6:11):
En la clase anterior definimos el módulo de elasticidad como la razón del esfuerzo aplicado a la deformación. Cuando se consideran esfuerzos longitudinales al módulo de elasticidad se le llama módulo de Young y lo representamos con la letra Y; así entonces, el módulo de Young se calcula mediante la expresión:
Puesto que la deformación longitudinal no tiene unidades, entonces el módulo de Young Y tiene las mismas unidades que el esfuerzo longitudinal, es decir, pascales [Pa] en el SI o lb/in2 para el sbg.
Los siguientes videos te ayudarán a comprender la utilización de esta fórmula en diferentes casos:
6. Definición del módulo de Young (8:05):
7. Definición del módulo de Young (8:05):
6. Definición del módulo de Young (8:05):
Conclusión
Para concluir, nos enfocamos ahora en nuestro siguiente tema de estudio acerca de la Elasticidad de los materiales. Pero antes enfaticemos los aprendizajes principales de esta clase digital.
Se resolvieron problemas de esfuerzos de tensión, de compresión y de deformación unitaria o deformación longitudinal. Establecimos la fórmula del módulo de elasticidad para esfuerzos longitudinales, llamado el módulo de Young y sabemos ahora cuales son sus unidades en el SI y el sistema inglés gravitacional, se estableció como apoyo el factor de conversión de pascales a las unidades del sbg y viceversa.
En la sección de las fuentes de información de esta clase digital encontrarás un archivo con la teoría de Tippens correspondiente a esta temática. Seguramente encontrarás en este archivo la información que te ayude a reconfirmar los conceptos y el proceso a seguir para resolver los problemas concernientes.
En la siguiente clase estudiaremos los esfuerzos cortantes y los esfuerzos de volumen, enfocando su definición haciendo la analogía correspondiente con el módulo de elasticidad.
El estudio de esta clase digital ha llegado a su término; para resolver tus dudas puedes volver a repasar el contenido y los videos explicativos que han sido incorporados. Si persisten algunos puntos no claros puedes acudir con tu asesor o con tus compañeros conocedores del tema. Te invito a resolver en tiempo y forma la consigna correspondiente a esta lección.
¡Vas avanzando perfectamente en tu aprendizaje! Nos leemos en la siguiente lección.
¡Saludos afectuosos!