2. El esfuerzo
Es el resultado de la división entre una fuerza y el área en la que se aplica. Se
distinguen dos direcciones para las fuerzas, las que son normales al área en la que
se aplican y las que son paralelas al área en que se aplican. Si la fuerza aplicada no
es normal ni paralela a la superficie, siempre puede descomponerse en la suma
vectorial de otras dos que siempre resultan ser una normal y la otra paralela.
0 Los esfuerzos con dirección normal a la sección, se denotan como σ (sigma)
y representa un esfuerzo de tracción cuando apunta hacia afuera de la sección, tratando
de estirar al elemento analizado. En cambio, representa un esfuerzo de compresión
cuando apunta hacia la sección, tratando de aplastar al elemento analizado.
0 El esfuerzo con dirección paralela al área en la que se aplica se denota como Τ (tau) y
representa un esfuerzo de corte. Este esfuerzo, trata de cortar el elemento analizado, tal
como una tijera cuando corta papel, uno de sus filos mueven el papel hacia un lado
mientras el otro filo lo mueve en dirección contraria resultando en el desgarro del papel
a lo largo de una línea.

3. Análisis del
esfuerzo
0 Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presión, fuerza dividida por área, se utilizan con
frecuencia : MPa, psi, Kpsi, Kg/mm2, Kg/cm2.
0 Se analizará la situación de un trozo pequeño de material ubicado dentro de un elemento . Este pequeño
trozo tendrá forma de cubo con aristas infinitesimales de valor : dx, dy , dz. Este cubo tiene seis caras y en
cada una de ellas se considerará que actúan tres esfuerzos internos: uno normal y dos de corte. La notación
utilizada es: sx para el esfuerzo normal aplicado en la cara normal al eje x, de igual forma se definen sy, sz .
Para los esfuerzos cortantes, la notación es tab que denota el esfuerzo de corte que actúa en la cara normal
al eje ‘a’ y que apunta en la dirección del eje ‘b’. De esta forma se tienen: txy txz tyx tyz tzx tzy.
0 Al interior de un elemento bajo carga, cada punto del cuerpo tiene valores particulares para estas 18
variables (cada cara del cubo dx dy dz tiene tres esfuerzos, uno normal y dos de corte), al analizar un punto
vecino el valor de las variables cambia. Si se analizan las superficies exteriores de un elemento bajo carga, se
encuentra que sobre estas caras, los esfuerzos internos no existen, esto anula tres esfuerzos pero por
equilibrio de fuerzas se anulan 5 esfuerzos, por lo tanto, se puede simplificar el modelo tridimensional a uno
bidimensional que contiene solo tres variables, sx sy txy, las cuales describen el estado de tensiones de un
punto sobre la superficie exterior de un cuerpo bajo carga.
0 Este grupo de esfuerzos actuando sobre un punto es el estado de tensiones del punto. Representa una
situación de cargas que puede transformarse rotando el cubo dx,dy,dz. Esto genera un cambio en las
tensiones sobre las caras, los esfuerzos varían en magnitud y sentido pero en conjunto, el estado de
tensiones se ha cambiado por otro equivalente.

5. Tracción
En el cálculo de estructuras e ingeniería se
denomina tracción al esfuerzo interno a que está
sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas
que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.
Lógicamente, se considera que las tensiones que tiene
cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas son
normales a esa sección, y poseen sentidos opuestos a
las fuerzas que intentan alargar el cuerpo.

6. Tracción
Son muchos los materiales que se ven sometidos a tracción en los
diversos procesos mecánicos. Especial interés tienen los que se utilizan
en obras de arquitectura o de ingeniería, tales como las rocas , la
madera, el concreto, el acero, varios metales, etc.
Cada material posee cualidades propias que definen su
comportamiento ante la tracción. Algunas de ellas son:
0 Elasticidad (módulo de elasticidad)
0 Plasticidad
0 Ductilidad
0 Fragilidad
Ejemplos: Cualquier elemento sometido a fuerzas externas, que
tiendan a flexionarlo, está bajo tracción y compresión. Los elementos
pueden no estar sometidos a flexión y estar bajo condiciones de
tracción o compresión si se encuentran bajo fuerzas axiales.

7. Tracción
0 En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de
sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas
exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
0 La plasticidad es la propiedad mecánica de un material natural, artificial, biológico o de
otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido
a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.
0 La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones
metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden
deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho
material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los
materiales no dúctiles se clasifican de frágiles. Aunque los materiales dúctiles también
pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo se produce tras
producirse grandes deformaciones.
0 La fragilidad se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con
facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad
de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los
materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente
de tipo deformaciones plásticas, tras superar el límite elástico. Los materiales frágiles que
no se deforman plásticamente antes de la fractura suelen dan lugar a "superficies
complementarias" que normalmente encajan perfectamente.
0 Nota: Barra cilíndrica de metal a una fuerza de tracción de dirección opuesta a sus
extremos. (a) Fractura frágil. (b) Fractura dúctil. (c) Fractura totalmente dúctil

8. Compresión
0 El esfuerzo de compresión es la resultante de
las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido
deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende
a una reducción de volumen del cuerpo, y a un
acortamiento del cuerpo en determinada dirección. En
general, cuando se somete un material a un conjunto de
fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o
torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de
tensiones tanto de tracción como de compresión. Aunque
en ingeniería se distingue entre el esfuerzo de compresión
(axial) y las tensiones de compresión.

9. Cortadura
0 La tensión cortante o tensión de corte es aquella
que, fijado un plano, actúa tangente al mismo. Se suele
representar con la letra griega tau . En piezas
prismáticas, las tensiones cortantes aparecen en caso
de aplicación de un esfuerzo cortante o bien de
un momento torsor. En piezas alargadas, como vigas y
pilares, el plano de referencia suele ser un paralelo a
la sección transversal (uno perpendicular al eje
longitudinal). A diferencia del esfuerzo normal, es más
difícil de apreciar en las vigas ya que su efecto es
menos evidente.

10. Flexión
0 En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación
que presenta un elemento alargado en una dirección
perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado"
se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las
otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadas
para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el
concepto de flexión se extiende a elementos estructurales
superficiales como placas o láminas. El rasgo más
destacado es que un objeto sometido a flexión presenta
una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la
distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no
varía con respecto al valor antes de la deformación.
El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento
flector.

11. Torsión
0 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 las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela
al eje se retuerce alrededor de él.
0 El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de
solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por
dos fenómenos:
0 Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se
representan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la
sección.
0 Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa que
sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos
seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.

12. Ley de Hooke
0 En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke,
originalmente formulada para casos del estiramiento
longitudinal, establece que el alargamiento unitario que
experimenta un material elástico es directamente proporcional a
la fuerza aplicada F:
0 siendo δ: el alargamiento, L: la longitud original, E: módulo de
Young, A: la sección transversal de la pieza estirada. La ley se
aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite
elástico.
0 Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke, físico británico
contemporáneo de Isaac Newton.