Esfuerzo normal
¿Que es el Esfuerzo Normal?
El esfuerzo normal aplicado sobre un cierto material, también denominado esfuerzo uniaxial, es la relación que existe entre la fuerza aplicada perpendicularmente sobre cierta superficie y el área de sección transversal sobre la que actúa, o bien la carga por unidad de área. Matemáticamente, si P es la magnitud de la fuerza y A es el área donde está aplicada, el esfuerzo σ es el cociente:
σ = P/A.
Las unidades del esfuerzo normal en el Sistema Internacional son newton/metro2, conocidas como Pascales y abreviadas Pa. Se trata de las mismas unidades de la presión. Otras unidades que aparecen en la literatura frecuentemente son las libras /pulgada2 o psi.
FIG1: La barra mostrada está sometida a fuerzas de tracción.
En la figura 1 dos fuerzas de igual magnitud están aplicadas perpendicularmente al área de sección transversal, efectuando una tracción sobre la barra muy liviana que tiende a alargarla.
Dichas fuerzas producen un esfuerzo normal que también se denomina carga axial centrada, a causa de que su línea de acción coincide con el eje axial, sobre el cual se encuentra el centroide.
Ahora, realicemos un ejercicio ejemplo:
En la figura 3, se sabe que el esfuerzo normal promedio actuando sobre el tramo AB tiene magnitud 48 kPa. Encontrar: a) La magnitud de la fuerza F que actúa en CB, b) El esfuerzo sobre el tramo BC.
Solución
Puesto que la estructura está en equilibrio estático, de acuerdo a la segunda ley de Newton:
P-F = 0
El esfuerzo normal sobre la sección AB tiene magnitud:
σAB = P/AAB
De donde P = σAB . AAB = 48000 Pa. (40 x 10 -2 m)2 = 7680 N
Por lo tanto F = 7680 N
El esfuerzo normal sobre el tramo BC es el cociente entre la magnitud de F y el área de la sección transversal de ese lado:
σBC = F/ABC = 7680 N / (30 x 10 -2 m)2 = 85.3 kPa.
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