Formulario de mecanica de materiales

Formulario de mecanica de materiales

Factor de impacto de la mecánica de materiales

Hasta ahora nos hemos centrado en las tensiones dentro de los elementos estructurales. Cuando se aplica una tensión a un objeto, éste se deforma. Piensa en una goma elástica: si tiras de ella, se alarga, se estira. La deformación es una medida de cuánto se estira un objeto, y la tensión es la relación entre la deformación y la longitud original.    Piensa en la deformación como un porcentaje de alargamiento: cuánto más grande (o más pequeño) es el objeto al cargarlo.
Al igual que la tensión, hay dos tipos de deformación que puede experimentar una estructura: 1.  1. Tensión normal y 2. Tensión de cizallamiento.  La deformación por cizallamiento. Cuando una fuerza actúa perpendicularmente (o «normal») a la superficie de un objeto, ejerce una tensión normal.    Cuando una fuerza actúa en paralelo a la superficie de un objeto, ejerce una tensión de cizallamiento.
La deformación es una medida sin unidades de cuánto aumenta o disminuye un objeto a causa de una carga aplicada. La deformación normal se produce cuando el alargamiento de un objeto responde a un esfuerzo normal (es decir, perpendicular a una superficie), y se denota con la letra griega épsilon. Un valor positivo corresponde a una tensión de tracción, mientras que el negativo es de compresión. La deformación por cizallamiento se produce cuando la deformación de un objeto responde a un esfuerzo de cizallamiento (es decir, paralelo a una superficie), y se denota con la letra griega gamma.

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El campo de la resistencia de los materiales, también llamado mecánica de los materiales, suele referirse a varios métodos para calcular las tensiones y deformaciones en miembros estructurales, como vigas, columnas y ejes. Los métodos empleados para predecir la respuesta de una estructura bajo carga y su susceptibilidad a diversos modos de fallo tienen en cuenta las propiedades de los materiales, como su límite elástico, su resistencia última, su módulo de Young y su relación de Poisson. Además, se tienen en cuenta las propiedades macroscópicas del elemento mecánico (propiedades geométricas), como su longitud, anchura, grosor, restricciones de contorno y cambios abruptos en la geometría, como los agujeros.
La teoría comenzó con la consideración del comportamiento de miembros de estructuras unidimensionales y bidimensionales, cuyos estados de tensión pueden aproximarse como bidimensionales, y luego se generalizó a tres dimensiones para desarrollar una teoría más completa del comportamiento elástico y plástico de los materiales. Un importante pionero fundador de la mecánica de materiales fue Stephen Timoshenko.

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Cuando se aplica una fuerza a un elemento estructural, éste desarrollará tanto tensión como deformación como resultado de la fuerza. La tensión es la fuerza que soporta el miembro por unidad de superficie, y las unidades típicas son lbf/in2 (psi) para las unidades estadounidenses y N/m2 (Pa) para las unidades del SI:
donde F es la fuerza aplicada y A es el área de la sección transversal sobre la que actúa la fuerza. La fuerza aplicada hará que el miembro estructural se deforme en cierta longitud, en proporción a su rigidez. La deformación es la relación entre la deformación y la longitud original de la pieza:
La tensión axial y la tensión de flexión son ambas formas de tensión normal, σ, ya que la dirección de la fuerza es normal a la zona que resiste la fuerza. La tensión transversal y la tensión de torsión son formas de tensión cortante, τ, ya que la dirección de la fuerza es paralela a la zona que resiste la fuerza.
En las ecuaciones de la tensión axial y la tensión transversal, F es la fuerza y A es el área de la sección transversal del miembro. En la ecuación de la tensión de flexión, M es el momento de flexión, y es la distancia entre el eje centroidal y la superficie exterior, e Ic es el momento de inercia centroidal de la sección transversal en torno al eje correspondiente. En la ecuación de la tensión de torsión, T es la torsión, r es el radio y J es el momento polar de inercia de la sección transversal.

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En su segunda edición en inglés, Mechanics of Materials es el segundo volumen de una serie de tres volúmenes de libros de texto sobre mecánica de la ingeniería. Se ha escrito con la intención de presentar a los estudiantes de ingeniería los conceptos y principios básicos de la mecánica de la forma más sencilla que permite la materia. Un segundo objetivo de este libro es guiar a los estudiantes en sus esfuerzos por resolver problemas de mecánica de forma sistemática. El enfoque sencillo de la teoría de la mecánica permite tener en cuenta las diferentes formaciones de los estudiantes. Otro objetivo de este libro es proporcionar a los estudiantes de ingeniería, así como a los ingenieros en ejercicio, una base que les ayude a salvar las distancias entre los estudios de grado, los cursos avanzados de mecánica y los problemas prácticos de ingeniería.  El libro contiene numerosos ejemplos y sus soluciones. Se hace hincapié en la participación de los estudiantes en la resolución de los problemas. La nueva edición está totalmente revisada y complementada con ejemplos adicionales. El contenido del libro corresponde a los temas que normalmente se tratan en los cursos de mecánica básica de la ingeniería en las universidades y colegios.El volumen 1 trata de la estática y el volumen 3 trata de la dinámica de partículas y la dinámica de cuerpos rígidos. Existen libros separados con ejercicios y soluciones bien elaboradas.

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