Tensión (Mecánica)

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Tensión nuna superficie material deformable consideráu como continuu.

En Física ya Inxeniería, llamase tensión a la fuercia por unidá d'área na redolada d'un puntu material sobre una superficie real o imaxinaria d'un mediu continuu. L'anterior definición aplicase tantu a fuercies puntuales como fuercies distribuyíes, uniformemente o non, qu'actúen sobre una superficie.
Si se considera un cuerpu sometíu a un sistema fuercies y momentos de fuercia, puede reparase l'aición de les tensiones mecániques si se imaxina un corte mediante un planu imaxinariu π qu'estreme'l cuerpu en dos partes. Para que cada parte tuviera n'equilibriu mecánicu, sobre la superficie de corte de caúna de les partes debería reestablecese la interacción qu'exercía la otra parte'l cuerpu. Asina, sobre cada elementu diferencial de la superficie (dS), tien d'actuar una fuerza elementa(dF), a partir de la cual definese un vector tensión (tπ) como la resultancia de dividir dicha fuercia elemental ente la superficie del elementu.


\mathbf{t}_\pi = \frac{d\mathbf{F}}{dA}


Esti vector tensión depende del estáu tensional internu del cuerpu, de les coordenaes del puntu escoyíu y del vector unitariu normal al planu π (nπ). Puede probase que tπ y nπ tán rellacionaos por una aplicación llineal T o campu tensorial llamáu tensor tensión:


\mathbf{t}_\pi = \mathbf{T}\left(\mathbf{n}_\pi \right)


La tensión, en mecánica, espresase n'unidaes de presión, esto ye, fuercia dividida ente'l área. Nel Sistema Internacional, la unidá de tensión ye'l pascal (1 Pa = 1 N/m²). Sicasí, n'inxeniería tamién ye avezada espresarla notres unidaes como kp/cm² o kp/mm², u «kp» ye kilopondiu o kilogramu-fuercia.


Tensión normal y tensión tanxencial[editar | editar la fonte]

Vector tensión nuna superficie interna S. Ésti nun tien por qué ser perpendicular al planu y pue descomponese en dos vectores: una componente normal al planu (tensión normal \sigma_\mathrm{n} \,\!) y otru paralelu (tensión cortante \tau \,\!).

Si consideramos un puntu concretu d'un sólidu deformable sometíu a tensión y escuéyese una corte mediante un planu imaxinariu qu'estreme al sólidu en dos, queda definíu un vector tensión tπ que depende del estáu tensional internu del cuerpu, de les coordenaes del puntu escoyíu y del vector unitariu normal nπ al planu π definida mediante'l tensor tensión:


{\mathbf{t}_\pi} = {T(\mathbf{n}_\pi)} \,

Usualmente, esi vector puede descomponese en dos componentes que físicamente producen efeutos distintos según el material sía más dúctil o más fráxil. Eses dos componentes llámense componentes intrínseques del vector tensión respeuto al planu π y llámense tensión normal o perpendicular al planu y tensión tanxencial o rasante al planu, estes componentes vienen daes por:

\begin{cases} \sigma_\pi = \mathbf{t}_\pi \cdot \mathbf{n}_\pi \\
\tau_\pi = ||\mathbf{t}_\pi \times \mathbf{n}_\pi|| \end{cases} \Rightarrow \qquad
||\mathbf{t}_\pi||^2 = \sigma_\pi^2 + \tau_\pi^2

Análogamente, cuando esisten dos sólidos en contautu y esamínense les tensiones ente dos puntos de los dos sólidos, puede faese la descomposición anterior de la tensión de contactu según el planu tanxente a les superficies de dambos sólidos. Nesi casu, la tensión normal tien que ver cola presión perpendicular a la superficie y la tensión tanxencial tien que ver coles fuercies de resfregón ente dambos.

Tensión uniaxial (casu bidimensional)[editar | editar la fonte]