5
Estructuras
108
3.
Esfuerzos
El concepto de
esfuerzo
resulta difícil de asimilar por los alum-
nos, por su tendencia a relacionarlo con el trabajo; por eso con-
viene aclarar que no es ese tipo de esfuerzo activo al que se refiere
el término en el contexto de estructuras. Para que el concepto sea
más fácil de comprender, es aconsejable relacionarlo con otras
palabras, como por ejemplo,
tensión interna.
Para comenzar este epígrafe podemos hacerles una pregunta so-
bre qué efectos creen que producen las fuerzas en el interior de
los cuerpos. De esta forma ya les estamos haciendo ver que los
esfuerzos están relacionados con lo que ocurre en el interior de
los cuerpos. Con sus respuestas veremos cuánto se aproximan al
concepto que vamos a estudiar.
Como sugerencia podemos dibujar, sobre una misma barra, las
distintas combinaciones de fuerzas (mediante flechas) que corres-
ponden a los esfuerzos experimentados en el recurso del margen,
Esfuerzos y deformaciones,
para ir así introduciendo los distintos
tipos de esfuerzos.
Otro punto importante es asociar el esfuerzo y no la carga a la ro-
tura de un material u objeto. Son los esfuerzos los que deforman
y llegan a romper los cuerpos; por tanto, nos preocupa no tanto
la fuerza que actúa sobre ellos, sino de qué manera repercute en
el interior de los mismos.
A pesar de que la cuantificación de los esfuerzos no es un conte-
nido obligatorio de este curso, se pueden plantear preguntas sen-
cillas sobre los efectos de variar la sección o la carga de un cuerpo
e intentar obtener una respuesta espontánea por parte de los
alumnos, como por ejemplo: «Las patas de esta mesa soportan
un esfuerzo determinado,
¿qué pasaría si redujéramos la sección
de las mismas a la mitad?
».
3.1.
Tipos de esfuerzos
Antes de empezar a explicar los distintos tipos de esfuerzos pro-
ponemos a los alumnos que mediante la observación de unas
imágenes donde le hemos aplicado distintas fuerzas a una nube
de golosina, expliquen la deformación que sufre dicho objeto y
que relacionen cada imagen con el tipo de esfuerzo que creen
que existe.
Una vez que se ha comprobado que existen esfuerzos de distintos
tipos, se pasa a enumerarlos y a explicarlos.
❚
Tracción:
Para comprobar si un cuerpo experimenta tracción,
sería interesante que, con objetos que tengan a mano los alum-
nos, ejercieran fuerzas que trataran de estirarlos. Al hacerlo, los
cuerpos estarían traccionados.
❚
Compresión:
Este esfuerzo aparece cuando las fuerzas tratan de
aplastar o comprimir un cuerpo. Se puede pedir a los alumnos
que identifiquen los objetos del aula que están comprimidos.
❚
Flexión:
Este esfuerzo aparece cuando las fuerzas tratan de
curvar el cuerpo. Es conveniente que lo reconozcan en objetos
que haya en el aula.
❚
Torsión:
Este esfuerzo aparece cuando las fuerzas tratan de
retorcer el cuerpo.
❚
Cizalladura o cortante:
Este esfuerzo aparece cuando las
fuerzas tratan de cortar el cuerpo.
En relación con cada tipo de esfuerzo, se explica cuándo aparece
su efecto en una barra rígida que simula deformación y se pro-
porcionan varios ejemplos reales de cada uno de ellos. En general
los tipos de esfuerzos son comprendidos de manera bastante in-
tuitiva por el alumnado; ayuda mucho que los identifiquen con un
gesto y un verbo (estirar, apretar, retorcer, etcétera).
104
105
5
5. Estructuras
+
www
3.
ESFUERZOS
¿Qué efectos crees que producen las fuerzas en el interior de los cuerpos?
Si tiramos con la mano de nuestro dedo índice, si lo retorcemos o si apretamos
nuestras palmas una contra la otra, experimentamos una tensión que crece al
aumentar la fuerza que ejercemos.
Podemos notar, además, que el tipo de sensación es distinto en cada caso, por-
que hemos aplicado las fuerzas de manera diferente. Estas fuerzas provocan
deformaciones de distinto tipo en los objetos.
Las tensiones internas que aparecen en una estructura sometida a la acción de
una o varias cargas se denominan
esfuerzos.
Llamamos
esfuerzo
a la tensión interna que experimentan todos los cuer-
pos sometidos a la acción de una o varias fuerzas.
3.1.
Tipos de esfuerzos
Observa las imágenesqueaparecenenelmargenycomentacon tuscompa-
ñeros. ¿Cómo son las fuerzas que actúan sobre la nube en cada caso? ¿Qué
deformación producen? Con la ayuda de tus compañeros, relaciona cada
tipo de esfuerzo explicado a continuación con cada una de estas imágenes.
Podemos clasificar los esfuerzos, según la deformación que producen, en los
siguientes:
tracción, compresión, torsión, flexión
y
cizalladura o cortante.
Tracción
❚
Se produce cuando las fuerzas
tratan de
estirar
el cuerpo sobre
el que actúan.
❚
Estas fuerzas son opuestas y
actúan en la misma dirección y
sentido contrario, hacia el exte-
rior del cuerpo.
❚
Algunos objetos sometidos al es-
fuerzo de tracción son, por ejem-
plo, las gomas de un tirachinas,
los tirantes de un puente, la cuer-
da de una persiana o la cadena
de la que cuelga una lámpara.
Compresión
❚
Aparece cuando las fuerzas tra-
tan de
aplastar
o
comprimir
un
cuerpo.
❚
Son fuerzas opuestas, enfrenta-
das, y actúan hacia el interior del
objeto.
❚
Las patas de una mesa, los pila-
res de un puente o las piernas
de una persona que permanece
de pie soportan este tipo de es-
fuerzo.
8
¿Cuándoesmayor la tensiónenuna silla,cuando te sientas túocuando lo
hace alguien que pesa menos? ¿Qué tipo de esfuerzo soportan las patas?
9
¿Cómo es más fácil romper un espagueti crudo, estirándolo o doblándo-
lo?¿Porqué?¿Qué tipodeesfuerzo soportaríaelespaguetiencadacaso?
10
¿Podrías romper un alambre estirándolo?
¿Y retorciéndolo? Justifica tu respuesta.
11
Pon ejemplos de otras situaciones en las
que se den los distintos tipos de esfuerzo.
12
Analiza los esfuerzos que aparecen en
los distintos elementos del puente de la
imagen. Para ello imagina una carga en
su centro y visualiza cómo se deformaría
cada parte.
Flexión
❚
Aparece cuando las fuerzas intentan
doblar
el elemento sobre el que ac-
túan.
❚
Son fuerzas que no están enfrenta-
das. Actúan en sentido contrario y
bastante separadas la una de la otra.
❚
El tablero de un puente situado en-
tre sus apoyos, las baldas de una
estantería o la barra de un armario
ropero son ejemplos de flexión.
Torsión
❚
En este caso, las fuerzas intentan
retorcer
el elemento sobre el que
actúan.
❚
Tratan de hacer girar al cuerpo y ac-
túan en sentido contrario.
❚
La torsión aparece en un lápiz cuan-
do sacamos punta, en una llave al
girarla para abrir la puerta o en un
destornillador al apretar un tornillo.
Cizalladura o cortante
❚
Este esfuerzo trata de
seccionar
el
objeto en un punto determinado.
❚
Aparece cuando las fuerzas se en-
cuentran muy juntas, pero no en-
frentadas, una hacia arriba y otra
hacia abajo, intentando deslizar una
parte del objeto sobre la otra.
❚
Este tipo de esfuerzo se presenta,
por ejemplo, cuando cortamos una
chapa metálica con una guillotina o
en la alcayata clavada en la pared de
la que cuelga un cuadro.
ESFUERZOS
Y DEFORMACIONES
La nube que observas en las
fotografías se deforma fácil-
mente cuando se aplica una
fuerza sobre ella porque es
de un
material elástico.
Sin embargo, en una estruc-
tura de
materiales
más
rí-
gidos
la deformación no es
tan apreciable. Para saber a
qué tipo de esfuerzo está so-
metida dicha estructura ten-
dremos que imaginar qué
deformación se produciría
si fuese de un material más
elástico.
❚
Los esfuerzos son tensio-
nes internas que aparecen
en las estructuras como
resultado de la acción de
las cargas.
❚
La tracción se produce
cuando se pretende estirar
el cuerpo.
❚
La compresión aparece al
intentar aplastar o compri-
mir el cuerpo.
❚
Laflexión tiene lugarcuan-
do tratamos de doblar el
cuerpo.
❚
La torsión aparece al in-
tentar retorcer el cuerpo.
❚
El esfuerzo cortante o de
cizalladura se produce
cuando las fuerzas inten-
tan cortar el cuerpo.
Ideas claras
