Este documento define conceptos clave como esfuerzo, deformación y diagrama esfuerzo-deformación en ingeniería de materiales. Explica que el esfuerzo mide la fuerza aplicada sobre un área, la deformación mide los cambios de forma de un cuerpo, y el diagrama esfuerzo-deformación relaciona ambos conceptos. También resume la ley de Hooke sobre la proporcionalidad entre esfuerzo y deformación. Incluye ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA
LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN COL - SEDE CIUDAD OJEDA
ESFUERZO Y DEFORMACION
Autor: Maholy Leal
C.I.17.825.664
Ciudad Ojeda, Mayo 2015

2. Definición de esfuerzo
Elementos del esfuerzo
Definición de deformación
Unidades de esfuerzo y deformación
Diagrama esfuerzo-deformación
Elementos del diagrama esfuerzo-deformación
Ley de Hooke
Ejercicios
CONTENIDO A DESARROLLAR

3. INTRODUCCIÓN
Las propiedades mecánicas de los materiales nos permiten diferenciar un
material de otro ya sea por su composición, estructura o comportamiento ante
algún efecto físico o químico, estas propiedades son usadas en dichos
materiales de acuerdo a algunas necesidades creadas a medida que ha
pasado la historia, dependiendo de los gustos y propiamente de aquella
necesidad en donde se enfoca en el material para que este solucione
a cabalidad la exigencia creada.

4. DEFINICIÓN DE ESFUERZO
Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que
está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):
Esfuerzo = fuerza / área = F / A

5. ELEMENTOS DEL ESFUERZO
Tracción. Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza,
tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lámpara, la cadena
queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.
Compresión. Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a
producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos a
las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.

6. ELEMENTOS DEL ESFUERZO
Cizallamiento o cortadura. Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a la
pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas
sobre las otras. Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas
tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos
a cizallamiento.
Flexión. Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores
de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o
viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona.

7. Torsión. Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse
sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los
cigüeñales.
ELEMENTOS DEL ESFUERZO

8. DEFINICIÓN DE DEFORMACIÓN
Se define deformación
cuando un cuerpo
cambien su forma.
Mediante fuerzas
efectuadas sobre el.
Se mide a través de la
magnitud.
La deformación puede
ser elástica o no
elástica.
En algunos casos el
cuerpo deformado
recupera su forma
original.

9. Unidades de esfuerzo y deformación
El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistema
internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2),
el esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa).
Esta unidad es pequeña por lo que se emplean múltiplos como él es el kilopascal
(kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa).
En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en pulgadas cuadradas,
así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi). Particularmente en
Venezuela la unidad más empleada es el kgf/cm2.

10. DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN
Es la curva resultante graficada con los valores del esfuerzo y la correspondiente
deformación unitaria en el espécimen calculado a partir de los datos de un ensayo
de tensión o de compresión.

11. ELEMENTOS DEL DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN
a) Límite de proporcionalidad: Se observa que va desde el origen O hasta el punto llamado límite de
proporcionalidad, es un segmento de recta rectilíneo, de donde se deduce la tan conocida relación de
proporcionalidad entre la tensión y la deformación enunciada en el año 1678 por Robert Hooke
b) Limite de elasticidad o limite elástico: Es la tensión más allá del cual el material no recupera totalmente
su forma original al ser descargado, sino que queda con una deformación residual llamada deformación
permanente.
c) Punto de fluencia: Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del material sin el
correspondiente aumento de carga que, incluso, puede disminuir mientras dura la fluencia.

12. ELEMENTOS DEL DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN
d) Esfuerzo máximo: Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación.
e) Esfuerzo de Rotura: Verdadero esfuerzo generado en un material durante la rotura

13. LEY DE HOOKE
Robert Hooke (1635-17039, estudió, entre otras cosas, el resorte. Su ley permite asociar
una constante a cada resorte. En 1678 publica la ley conocida como Ley de Hooke: “La
Fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la
distancia que se desplaza de esa posición”.
F = K. D X
Donde:
F = fuerza aplicada al resorte
K = constante de proporcionalidad
x = variación de longitud del resorte
Un cuerpo se denomina elástico cuando recobra su forma después de cesar las fuerzas
que lo han deformado. El científico ingles Robert Hooke (1635-1703) estudio en el
siglo XVII la relación de las fuerzas aplicadas sobre cuerpos elásticos y los
alargamientos en ellos producidos.

14. EJERCICIOS
Ejercicio # 1: Un grupo de alumnos estudió el comportamiento de un resorte concluyendo
que cumple con la ley de Hooke y determinó que su constante de la elasticidad vale 12,5
N/m.
a) ¿Cuánto se estira este resorte al aplicarle una fuerza de 5,0 N?
b) ¿Qué fuerza debe aplicarse para estirarlo? 4,0 cm
La ley de Hooke nos dice:
(El signo menos solo quiere decir que es una fuerza recuperadora, es decir, que tiene
sentido contrario a la elongación del resorte).
a) Despejamos el valor de "x":

15. b) Sustituimos los valores:
Continuación Ejercicio # 1
Ejercicio # 2 Una barra de acero uniforme está suspendida verticalmente y
soporta una carga de 2 500 kg en su extremo inferior como se indica en la
figura. Si la sección recta de la barra es 6 cm², el módulo de elasticidad
E=2,1x106 kg/cm2. Determinar el alargamiento total de la barra.

16. Continuación Ejercicio # 2
R=5 000 kg
La barra está afectada en tres porciones: superior, media e inferior; la
deformación de cada porción se calcula con la relación:
AE
FL
L 
Las tres porciones de la barra se alargan, entonces el alargamiento total
es:
imsT LLLL 
)/101,2(6
)25(2500)50(4000)75(5000
262
cmkgxcm
cmkgcmkgcmkg
TL 

cmLT 0506,0

17. Una grúa esta alzando un objeto de 20,000 N. Características del cable Diámetro=1.0 m,
longitud previa al alzado =50 m
Pa1035
Pa000,70
Pa000,60
6
UT



E
y


Ejercicio # 3
Esfuerzo normal en el cable:
)785.0)(0.5r(A
a478,25
785.0
000,20
222
2
mm
P
m
N
A
F




000728.0
a1035
a478,25
6



P
P
E


Deformación

18. Una gelatina con forma de caja tiene un área en su base de 15 cm2 y una altura de 3 cm.
Cuando se aplica una fuerza cortante de 0.5 N en la cara superior, ésta se desplaza 4 mm
en relación a la cara inferior. ¿Cuáles son el esfuerzo cortante, la deformación al corte y el
módulo de corte para la gelatina?
Ejercicio # 4
Datos: F= 0.5 N, A= 15 cm2, h = 3 cm, x= 4 mm
Formulas: τ = Ft/A; γ=S=x/h; G = τ /S
τ=S = 0.5 N/(15 x 10 -4 m2)= 0.33 kPa
γ=S= 0.4 cm/0.3 cm = 0.13
G = 330 Pa/0.13 = 2.5 kPa

19. El empleo de los diagramas de esfuerzo-deformación son de vital importancia en el
diseño ingenieril ya que permite seleccionar el mejor material dependiendo de las
condiciones de trabajo que se requieran. También permite predecir las utilidades de un
material desconocido que haya sido sometido a dicho ensayo. El programa
desarrollado permitió conocer la relación entre el esfuerzo y la deformación utilizando
un método numérico sencillo y práctico, trabajado en clase. Desarrollé una solución
gráfica que permite el análisis de datos de una manera más eficiente para la selección
de materiales de uso ingenieril.
CONCLUSION

20. BIBLIOGRAFIA
http://www.arqhys.com/construccion/deformacion.html
https://www.ucursos.cl/usuario/60a9bfeb0c721f171093788d3f007555/mi_blog/r/Apunte
s_resistencia_de_materiales.pdf