¿Qué es el esfuerzo cortante?

Voy a responder esta pregunta desde la perspectiva del ingeniero químico.
El estrés en general se define como la relación entre la fuerza y ​​el área de la sección transversal.
Las tensiones directas tienden a cambiar el volumen del material (por ejemplo, la presión hidrostática) y son resistidas por el módulo de masa del cuerpo (que depende del módulo de Young y la relación de Poisson).
Las tensiones de corte tienden a deformar el material sin cambiar su volumen, y son resistidas por el módulo de corte del cuerpo.
Ejemplo: considere un elemento fluido sin ninguna fuerza inicial aplicada (se muestra en líneas de puntos). Ahora aplique una fuerza F paralela a la superficie superior, debido a esto el elemento fluido se deforma a otra forma (mostrada en líneas continuas). La deformación se debe a la tensión de corte aplicada en la superficie superior dada por F / A.
Por ejemplo, el estado de tensión en el punto P puede representarse mediante un cubo infinitesimal con tres componentes de tensión en cada uno de sus seis lados (uno directo y dos componentes de corte).

La matriz anterior es la representación del tensor de tensión.
Entonces, la tensión diagonal representa las tensiones normales, es decir, la presión (los vectores de fuerza y ​​área son paralelos)
El resto denota los esfuerzos cortantes (los vectores de fuerza y ​​área son perpendiculares).
Espero que esto aclare los conceptos.

Como siempre con lo básico:

Estrés: cuando aplicamos fuerza sobre una estructura como una varilla, losa o viga, la atracción molecular o atómica interna de la estructura actúa contra la fuerza para restringir cualquier cambio en su dimensión. Esa fuerza interna se llama estrés.

Como puede ver la fuerza aplicada en perpendicular al área de resistencia, este tipo de estrés generado se llama Estrés Normal.

Pero cuando la dirección de la fuerza es coplanares con la sección transversal del material, la tensión generada se llama tensión de corte. El siguiente diagrama lo explica.

El esfuerzo cortante es un esfuerzo que causa el corte. Es de la misma dimensión que la presión. Pero mientras que la presión causa compresión, el esfuerzo cortante causa corte. Para entender el corte, mira esta imagen.

Considere un cubo de área A, y solo la superficie superior del cubo está sujeta a una fuerza F. Luego, la tensión que actúa sobre la superficie superior es F / A. Eso hace que el cubo se doble, como el que se muestra arriba. Si el esfuerzo cortante actúa sobre una superficie sólida, causa flexión.

Ahora considere una columna de agua en el océano con tensión horizontal que actúa sobre la superficie. Eso hará que la capa superior adquiera una velocidad (digamos u). La diferencia de velocidad de la capa superior a la capa justo debajo de ella, causará una cizalladura du / dz ~ (u1 – u2) / z donde z es la diferencia entre las profundidades de la capa, u1 es la velocidad de la capa superior y u2 es la velocidad de la capa de abajo. Este cizallamiento, si es lo suficientemente fuerte, induce una viscosidad turbulenta que mezclará las capas superiores.

La tensión del viento es la forma más común de tensión de corte en la superficie del océano. Las aguas internas también están sujetas a esfuerzos de corte debido a chorros de velocidad, ondas internas, fricción en el fondo y muchas otras fuentes.

El estrés también se llama intensidad de la fuerza.

El esfuerzo cortante ([matemática] \ tau [/ matemática]) se define como la fuerza de resistencia ofrecida por el cuerpo por unidad de área de sección transversal, cuando se aplica una fuerza tangencial sobre el cuerpo.

Aquí [matemáticas] \ tau = \ frac FA [/ matemáticas]

Cuando existe una fuerza equilibrada que actúa sobre un cuerpo en dos secciones diferentes, puede existir la posibilidad de un esfuerzo cortante

Cuando las fuerzas tangenciales actúan a lo largo de la superficie del cuerpo en ambos lados en dirección opuesta, el cuerpo está sujeto a cizallamiento. Los esfuerzos inducidos debido a este efecto de corte se denominan esfuerzos de corte.

Se clasifica en cizalladura simple y doble cizalladura dependiendo del área de contacto y no de fuerzas que actúan. en el caso de una cizalla doble, el cuerpo se corta en tres partes y para una cizalla simple, el cuerpo se corta en dos partes

El estrés es la intensidad de la fuerza de resistencia interna desarrollada en un punto. Se genera internamente debido a la carga externa aplicada.

El estrés siempre se define en un punto.

Hay dos tipos de tensión normal y cortante para el plano oblicuo que pasa por un punto.

El esfuerzo cortante es el esfuerzo que actúa paralelo al área de la sección transversal.

El esfuerzo cortante máximo es el esfuerzo cortante máximo que puede actuar en un punto para una condición de carga dada.

Feliz aprendizaje !!

Saludos cordiales 🙂

El esfuerzo cortante produce deformación cortante en forma de ángulo. Entonces, aquí la constante de proporcionalidad es el Módulo de rigidez (G), ya que en el caso de tensión produce deformación donde la constante de proporcionalidad es el módulo de elasticidad de Young (E).

Cuando solo hay tensión normal que actúa sobre un cuerpo, entonces no hay tensión de corte, ya que solo habrá deformación lineal, sin embargo, normalmente todos los materiales sujetos a un sistema de tensión biaxial o triaxial donde existe tensión de corte en un plano diferente.

El ángulo de deformación de corte juega un papel importante al analizar la falla de cualquier material.

Básicamente, el esfuerzo cortante significa que la carga resistida por la sección de un material tomada en paralelo a la dirección de la carga externa.

Cada vez que se aplica una carga externa sobre un miembro, la carga tiende a deformar el cuerpo, a su vez, las fuerzas de resistencia se desarrollan en el miembro para contrarrestar las deformaciones, esta fuerza de resistencia desarrollada por unidad de área de la sección del material se llama tensión .

En caso de cizallamiento, la carga externa aplicada sobre el miembro intenta cortar el miembro, es decir, cortar el miembro, esto es deformación de corte. Por ejemplo, considere una papa, suponga que se le pide que haga chips de papa, para eso tiene para cortar la papa en rodajas finas, entonces usarás un cuchillo. El cuchillo no es suficiente para cortar la papa, pero también se requiere una pequeña magnitud de fuerza, ya que la fabricación de rodajas finas de papa no es más que deformación por corte y tan pronto como aplique una muy pequeña magnitud de fuerza sobre la papa, resistirá, cuando continúe aumentando la magnitud de la carga, la magnitud de la fuerza de resistencia también aumenta en un punto de tiempo en que comienza a deformarse, esta fuerza de resistencia desarrollada por área unida de rodaja delgada de papa es en sí el esfuerzo de corte inducido en la papa en respuesta a la fuerza externa aplicada.

Simplemente haz este experimento rápido y lo entenderás de por vida.

Compra cualquier gelatina en una tienda. Ahora solo sácalo y ponlo en un plato. Ahora solo intenta moverlo con tu dedo como si golpeáramos al delantero en carrom. Esta fuerza que está aplicando ahora cerca de la superficie superior de la gelatina es la fuerza de corte.

Como la gelatina es semisólida, mostrará cierta deformación elástica en el momento de la aplicación de la fuerza, pero luego volverá rápidamente a su posición original. Esta es la tensión de corte (aunque existe solo por unos segundos)

La resistencia que experimentas mientras toda esta actividad en la punta de tu dedo no es más que el esfuerzo cortante desarrollado.

De hecho, he entendido este fenómeno de las fuerzas de corte con la ayuda de un tipo similar de experiencia, pero la única diferencia fue que en mi caso se trataba de un flan de caramelo en lugar de gelatina. 🙂

¡Salud! Espero que entiendas a través de esto.

Un estrés que intenta desgarrar la superficie en la que actúa o intenta dividir el cuerpo en dos partes.
Muchas veces también tiende a iniciar un movimiento relativo entre las capas del cuerpo (principalmente en el caso de los fluidos).

Si tiene claro el concepto de esfuerzo cortante, es fácil entender el concepto de esfuerzo cortante máximo. Al igual que el esfuerzo normal, incluso el esfuerzo cortante tendrá un valor máximo que ocurrirá en cierto ángulo. Utilizamos ciertas ecuaciones de tensiones principales para encontrar la tensión de corte máxima.

Esfuerzo cortante, fuerza que tiende a causar la deformación de un material por deslizamiento a lo largo de un plano o planos paralelos al esfuerzo impuesto. La cizalladura resultante es de gran importancia en la naturaleza, ya que está íntimamente relacionada con el movimiento descendente de los materiales de la tierra y los terremotos.

Gracias por A2A

El significado de cizallamiento es “cortar”. Técnicamente, cuando se aplica un componente de fuerza sobre un área de superficie A de un cuerpo rígido (la fuerza es paralela a la superficie), entonces esta fuerza intenta cortar una parte del cuerpo de la otra como resultado, el cuerpo se deforma y se deforma. producido (deformación por cizallamiento: esta es la desviación angular del cuerpo desde su posición original), pero el cuerpo es rígido, por lo que resiste su deformación y se desarrolla una fuerza de restauración (igual y opuesta a la fuerza aplicada) a lo largo de la superficie (según Newton ley de movimiento). Esta fuerza restauradora tiende a oponerse al efecto de corte producido hasta ahora. Por lo tanto, el esfuerzo cortante es un efecto de la deformación cortante.

Si R es la fuerza de restauración producida sobre un área de superficie A (R es paralela al área de superficie) entonces …

Esfuerzo cortante = R / A

El plano en el cual el esfuerzo cortante es cero se llama plano principal y el esfuerzo normal en un plano principal se llama esfuerzo principal. Por lo tanto, son tensiones principales y son normales a los planos principales. y se llaman ejes principales del estrés .