Estrés (mecánica)
En mecánica continua , el estrés es una cantidad física que expresa las fuerzas internas que las partículas vecinas de un material continuo ejercen entre sí, mientras que la deformación es la medida de la deformación del material. Por ejemplo, cuando una barra vertical sólida soporta un peso superior , cada partícula en la barra empuja a las partículas inmediatamente debajo de ella. Cuando un líquido está en un recipiente cerrado bajo presión , cada partícula es empujada contra todas las partículas circundantes. Las paredes del recipiente y la presión .-superficie inductora (como un pistón) empuje contra ellos en reacción (newtoniana) . Estas fuerzas macroscópicas son en realidad el resultado neto de un gran número de fuerzas intermoleculares y colisiones entre las partículas de esas moléculas . El estrés se representa con frecuencia por una letra griega minúscula sigma ( σ ).
La tensión dentro de un material puede surgir por varios mecanismos, como el estrés aplicado por fuerzas externas al material a granel (como la gravedad ) o a su superficie (como fuerzas de contacto , presión externa o fricción ). Cualquier tensión (deformación) de un material sólido genera una tensión elástica interna , análoga a la fuerza de reacción de un resorte , que tiende a restaurar el material a su estado original no deformado. En líquidos y gases , sólo las deformaciones que cambian el volumen generan esfuerzos elásticos persistentes. Sin embargo, si la deformación cambia gradualmente con el tiempo, incluso en los fluidos, por lo general habrá alguna tensión viscosa ., oponiéndose a ese cambio. Las tensiones elásticas y viscosas suelen combinarse bajo el nombre de tensión mecánica .
Puede existir una tensión significativa incluso cuando la deformación es insignificante o inexistente (una suposición común al modelar el flujo de agua). El estrés puede existir en ausencia de fuerzas externas; dicha tensión incorporada es importante, por ejemplo, en hormigón pretensado y vidrio templado . También se puede imponer tensión sobre un material sin la aplicación de fuerzas netas , por ejemplo, por cambios en la temperatura o la composición química , o por campos electromagnéticos externos (como en los materiales piezoeléctricos y magnetoestrictivos ).
La relación entre el esfuerzo mecánico, la deformación y la velocidad de cambio de la deformación puede ser bastante complicada, aunque una aproximación lineal puede ser adecuada en la práctica si las cantidades son lo suficientemente pequeñas. El estrés que excede ciertos límites de resistencia del material dará como resultado una deformación permanente (como flujo plástico , fractura , cavitación ) o incluso cambiará su estructura cristalina y composición química .
En algunas ramas de la ingeniería , el término estrés se usa ocasionalmente en un sentido más amplio como sinónimo de "fuerza interna". Por ejemplo, en el análisis de armaduras , puede referirse a la fuerza total de tracción o compresión que actúa sobre una viga, en lugar de la fuerza dividida por el área de su sección transversal .
Desde la antigüedad, los seres humanos han sido conscientes de la tensión en el interior de los materiales. Hasta el siglo XVII, la comprensión del estrés era en gran medida intuitiva y empírica; y, sin embargo, resultó en una tecnología sorprendentemente sofisticada, como el arco compuesto y el soplado de vidrio . [1]
