Relación esfuerzo-deformación en la elasticidad lineal: ley de Hooke y conceptos clave

Resumen

El documento explica la ley de Hooke como base de la resistencia de materiales, válida en el régimen lineal elástico, donde tensión y deformación son proporcionales. Recoge también el módulo de Poisson, la zona elástica, el límite de fluencia y el endurecimiento por deformación. Incluye definiciones de límite proporcional, resistencia máxima, resistencia a la ruptura, elasticidad, plasticidad, porcentaje de alargamiento y de reducción de área.

Puntos clave

La ley de Hooke establece que, si la tensión normal se mantiene por debajo de la tensión de proporcionalidad, tensiones y deformaciones específicas son directamente proporcionales.
El módulo o relación de Poisson describe las deformaciones laterales que aparecen cuando un cuerpo se deforma en la dirección de la fuerza aplicada.
En la zona elástica el material recupera su forma y tamaño iniciales al retirar la carga.
El límite de fluencia es la región en la que el material se deforma plásticamente bajo tensión casi constante.
El endurecimiento por deformación es la zona en la que el material soporta más tensión hasta alcanzar la tensión máxima o resistencia última.
La elasticidad es la capacidad de recuperar las dimensiones originales al retirar el esfuerzo, mientras que la plasticidad es la retención de la deformación tras retirar la carga.

Ponte a prueba

Ley de Hooke La denominada Ley de Hooke constituye la base de la Resistencia de Materiales y es válida dentro de lo que se denomina régimen lineal elástico. Esta ley establece que si la tensión normal σ se mantiene por debajo de un cierto valor σp, llamado tensión de proporcionalidad, las deformaciones específicas y las tensiones son directamente proporcionales.

Módulo o relación de Poisson: Siempre que un cuerpo se somete a la acción de una fuerza, se deformara en la dirección de la fuerza. Siempre que se producen deformaciones en dirección de la fuerza aplicada, también se producen deformaciones laterales.

Zona elástica La zona elástica es la parte donde al retirar la carga el material regresa a su forma y tamaño inicial, en casi toda la zona se presenta una relación lineal entre la tensión y la deformación y tiene aplicación la ley de Hooke.

Límite de fluencia Región en donde el material se comporta plásticamente; es decir, en la que continúa deformándose bajo una tensión "constante" o, en la que fluctúa un poco alrededor de un valor promedio llamado límite de cedencia o fluencia.

Endurecimiento por deformación Zona en donde el material retoma tensión para seguir deformándose; va hasta el punto de tensión máxima, llamado por algunos tensión ó resistencia última por ser el último punto útil del gráfico.

Límite proporcional: Es el mayor esfuerzo para el cual puede aplicarse la ley de Hooke. En otras palabras, es el esfuerzo en el extremo de la porción recta de la curva esfuerzo-deformación.

Resistencia Máxima: Es el mayor esfuerzo, basado en la sección original, que puede soportar un material. También conocida como resistencia última.

Resistencia a la ruptura: Es el esfuerzo en un material, basado en la sección transversal original en el instante en que se rompe. También conocido como resistencia a la fractura.

Elasticidad: Se refiere a la habilidad de un material para deformarse bajo una carga o esfuerzo y recuperar sus dimensiones originales cuando el esfuerzo se retira. • Plasticidad: Es la cualidad de un material para deformarse bajo un esfuerzo o carga y retener esta deformación después de retirar la carga o esfuerzo.

Resistencia a la cedencia o a la fluencia: Es aquel esfuerzo que causará en el material una cierta cantidad específica de deformación plástica.

Porcentaje de alargamiento: Se obtiene comparando el alargamiento total en la fractura, con la longitud calibrada de la probeta

Porcentaje de reducción de área: Cuando un material dúctil se esfuerza más allá de su resistencia máxima, su área transversal, decrece apreciablemente hasta que sucede la fractura

Preguntas frecuentes

¿Qué establece la ley de Hooke?

Establece que, si la tensión normal se mantiene por debajo de la tensión de proporcionalidad, las deformaciones específicas y las tensiones son directamente proporcionales. Es la base de la resistencia de materiales en el régimen lineal elástico.

¿Qué diferencia hay entre elasticidad y plasticidad?

La elasticidad es la habilidad de un material para recuperar sus dimensiones originales cuando se retira el esfuerzo. La plasticidad es la cualidad de retener la deformación después de retirar la carga.

¿Qué es la resistencia máxima o resistencia última?

Es el mayor esfuerzo, basado en la sección original, que puede soportar un material. Corresponde al punto de tensión máxima de la curva.