1. Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión Porlamar
ESFUERZO Y
DEFORMACIÓN
Ariannys García

2. Introducción
Robert Hooke estableció en el año de 1676, en Inglaterra, ut tensio
sic vis, lo que significa "como sea la deformación así será la fuerza..." es
decir, que los esfuerzos o aplicados son directamente proporcionales a las
deformaciones producidas, a esta afirmación, se le conoce como la Ley de
Hooke.
Para hacer que esta ley sea más de aplicabilidad en general, se
hace conveniente definir los términos "esfuerzo" y "deformación". Las tipos
de esfuerzos más comunes y sus correspondientes deformaciones serian
esfuerzo de: tensión, compresión, corte, flexión y torsión.
El Módulo de Young, también llamado Módulo de Elasticidad,
representa el grado de rigidez de un material frente a esfuerzos axiales y
flectores, independientemente de la forma, tamaño y vínculos de unión del
elemento o pieza que conforme.
El Módulo de Elasticidad E se define como la pendiente de la recta
que inicialmente se forma en un gráfico de esfuerzo - deformación.

3. Definición de esfuerzo
En física e ingeniería, se le denomina tensión mecánica al valor de la distribución
de fuerza por unidad de área en el entorno de un punto material dentro de un cuerpo
material o medio continuo.
Un caso particular es el de tensión uniaxial. A la que se le llama también esfuerzo
simple, es la fuerza por unidad de área que soporta un material, que se denota con la σ.
σ=
Donde:
σ = Esfuerzo o fuerza por unidad de área (valor medio).
P=Carga aplicada.
A = Área de sección transversal.
La expresión σ = P/A representa el esfuerzo promedio en toda la sección
transversal “A”. Es decir que en la sección transversal A existen puntos en donde el esfuerzo
σ es mayor y existen puntos en donde el esfuerzo σ es menor.

4. Clasificación de los esfuerzos
•Fuerza: Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a las fuerzas. Generan desplazamiento.
Dependiendo si están contenidos (o son normales) en el plano que contiene al eje longitudinal
tenemos:
Contiene al eje longitudinal:
•Tracción: Es un esfuerzo en el sentido del eje. Tiende a alargar las fibras.
•Compresión: Es una tracción negatia. Las fibras se acortan.
Normal al plano que contiene el eje longitudinal:
•Cortadura: Tiende a cortar las piezas mediante desplazamiento de las secciones afectadas.
•Momento: Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a los momentos. Generan giros.
Dependiendo si están contenidos (o son normales) en el plano que contiene al eje longitudinal
tenemos:
Contiene al eje longitudinal:
•Flexión: El cuerpo se flexa, alargándose unas fibras y acortándose otras.
Normal al plano que contiene el eje longitudinal:
•Torsión: Las cargas tienden a retorcer las piezas.

5. Otros tipos de esfuerzos
•Esfuerzos compuestos: Es cuando una pieza se encuentra sometida
simultáneamente a varios esfuerzos simples, superponiéndose sus acciones.
•Esfuerzos variables: Son los esfuerzos que varían de valor e incluso de signo.
Cuando la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo es 0, el esfuerzo se
denomina alternado. Pueden ocasionar rotura por fatiga.
Esfuerzos Normales y Axiales
•Esfuerzos normales: son aquellos debidos a fuerzas perpendiculares a la sección
transversal.
•Esfuerzos axiales: son aquellos debidos a fuerzas que actúan a lo largo del eje
del elemento.
Los esfuerzos normales axiales por lo general ocurren en elementos
como cables, barras o columnas sometidos a fuerzas axiales (que actúan a lo largo
de su propio eje), las cuales pueden ser de tensión o de compresión.

6. Definición de Deformación
Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a la aplicación de una o
más fuerzas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica.
Todo material cambia de tamaño y de forma al ser sometido a carga.
La magnitud más simple para medir la deformación es lo que en ingeniería se
llama deformación axial O deformación unitaria se define como el cambio de longitud
por unidad de longitud:
Ɛ=
Donde ∆s es la longitud inicial de la zona en estudio y ∆s’ la longitud final o
deformada. Es útil para expresar los cambios de longitud de un cable o un prisma
mecánico.
La deformación unitaria se obtiene dividiendo el cambio en la longitud = L – Lo
Ɛ= L – Lo/Lo
δ= deformación total: L – Lo

7. Tipos de Deformación
•Deformación Plástica: Cambio permanente de forma o dimensión debido a
una fuerza mecánica mayor que el límite elástico (proporcional) del material
bajo presión, que no recupera su forma original al eliminar la fuerza deformante.
La fuerza que excede el límite proporcional, hace que los átomos del enrejado
cristalino se desplacen hasta el punto de no poder volver más a su posición
original.
•Deformación Elástica: Cambio temporal de forma producido por una fuerza
mecánica dentro del límite elástico (proporcional) el material bajo presión,
recuperándose la forma y dimensión original al eliminar la fuerza deformante. La
fuerza, al estar por debajo del límite proporcional, hace que los átomos del
enrejado cristalino se desplacen sólo en valores tales que, al disminuir aquélla,
vuelvan a su posición original.

8. Diagrama esfuerzo‐deformación
Es la curva resultante del
ensayo a tracción que representa los valores
del esfuerzo y la deformación unitaria
producida en la probeta.
a) Límite de proporcionalidad σp:
Se observa que va desde el origen O hasta el
punto llamado límite de proporcionalidad.
b) Limite de elasticidad o limite elástico
σe:
Es la tensión más allá del cual el
material no recupera totalmente su forma
original al ser descargado.
c) Punto de fluencia σf:
Es aquel donde en el aparece un
considerable alargamiento o fluencia del
material.
d) Esfuerzo máximo σmax:
Es la máxima ordenada en la
curva esfuerzo-deformación.
e) Esfuerzo de Rotura σu:
Verdadero esfuerzo generado en
un material durante la rotura.

9. Ley de Hooke
Analiza cómo los materiales sometidos a tracción tienen un periodo de
comportamiento inicial elástico, en el cual los alargamientos que experimenta el
material son proporcionales a las fuerzas que los originan. Al aplicar una fuerza F
aumenta y llegará un momento en el cual los esfuerzos no son proporcionales a las
deformaciones que producen, sino que se empiezan a producir alargamientos
mayores que en el periodo de comportamiento elástico.
Robert Hooke quien presentó gráficamente en un diagrama fuerza –
deformación los valores obtenidos al someter a tracción diferentes materiales.
Demostró que antes de llegar a la rotura poseían un intervalo en que las
deformaciones eran proporcionales a las fuerzas extensoras.
La denominada Ley de Hooke constituye la base de la Resistencia de
Materiales y es válida dentro de lo que se denomina régimen lineal elástico. Esta
ley establece que si la tensión normal σ se mantiene por debajo de un cierto valor
σp, llamado tensión de proporcionalidad, las deformaciones específicas y las
tensiones son directamente proporcionales.
σ =E.Ɛ
E: Recibe el nombre de Módulo de Elasticidad Longitudinal, o módulo de
Young. El valor de E es una característica de cada material.

10. Definición de Torsión
En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se
aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o
prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una
dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en
situaciones diversas.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje
de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por la dos
curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.

11. Tipos de Torsión
•Torsión uniforme: se dice que una barra trabaja a torsión uniforme cuando se
cumplan las dos siguientes condiciones: El único esfuerzo presente es un
momento torsor y este es constante a lo largo de ella y además sus extremos
pueden alabear libremente.
•Torsión no uniforme: se dirá que la torsión no es uniforme cuando se
cumplan alguna de las dos condiciones mencionadas anteriormente en torsión
uniforme.
•Torsión mixta: en el caso de una viga sometida a torsión, el momento externo
en una sección es equilibrado por las tensiones originadas por la torsión pura y
las originadas por la torsión no uniforme. Las primeras están presentes siempre y
las segundas cuando la forma seccional alabea y, o bien existe alguna restricción
al alabeo en alguna sección o el momento torsor es variable a lo largo de la viga.
Cuando existen los dos tipos detorsión, se puede decir que existe torsión mixta.

12. Conclusión
Elementos de máquinas, es una asignatura básica para todo ingeniero
industrial, sin ella al ingeniero le sería imposible el calcular los esfuerzos a los que
va a estar sometida cualquier estructura o elemento de una estructura
conllevando una disminución de la eficiencia a la hora de fabricar o diseñar
cualquier cosa, ya que ésta nos da las bases para poder entender cómo es que es
mejor cierto material o alguna estructura.
La fuerza y la deformación absoluta no definen adecuadamente para
efectos comparativos las características de un material, es necesario establecer la
relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria
Se entiende por esfuerzo como la razón de una fuerza aplicada respecto
al área sobre la que actúa, y deformación como el cambio relativo de las
dimensiones o formas de un cuerpo como resultado de la aplicación de un
esfuerzo, bien sea elástica o plástica.