¿Qué es una carga de corte?
Una carga de corte es una fuerza que causa un esfuerzo de corte cuando se aplica a un elemento estructural. El esfuerzo cortante, que es una fuerza por unidad de área, ocurre en el plano perpendicular al esfuerzo normal; se crea cuando dos planos del mismo objeto intentan deslizarse uno al lado del otro. Los ingenieros necesitan calcular la carga de corte en las estructuras para asegurarse de que no experimenten fallas mecánicas. Una carga de corte demasiado alta puede hacer que los materiales cedan o se deformen permanentemente.
Las tensiones normales ocurren cuando un material se pone en tensión o compresión. En este caso, ambas fuerzas aplicadas están en el mismo eje. Si las fuerzas se aplican a lo largo de diferentes ejes, habrá esfuerzos de corte además de los esfuerzos normales. Un elemento cuadrado del material experimentará fuerzas que tienden a sesgarlo en un paralelogramo. El esfuerzo cortante promedio en un material es igual a la carga cortante dividida por el área de la sección transversal en cuestión.
Mientras que el esfuerzo cortante es la fuerza por unidad de área, la carga cortante generalmente se refiere solo a la fuerza misma. Por lo tanto, las unidades apropiadas son las unidades de fuerza, más comúnmente Newtons o libras de fuerza. Cuando se aplica una carga de corte a un material restringido, una fuerza de reacción es responsable de mantener el material estacionario. Esta fuerza de reacción constituye la "segunda" fuerza aplicada; Cuando se combina con una fuerza de reacción, una sola fuerza puede dar lugar a tensiones de corte.
La carga de corte es importante para calcular los esfuerzos dentro de una viga. La ecuación de viga de Euler-Bernoulli relaciona la carga de corte con el movimiento de flexión a lo largo de una viga. Un momento flector es el par de torsión que hace que una viga se desvíe. La carga de corte máxima permitida en una viga está relacionada tanto con el material como con la geometría de la viga: las vigas más gruesas hechas de materiales más resistentes pueden soportar cargas de corte más altas.
Cuando las fuerzas hacen que las tensiones internas sean demasiado altas, un material cederá. Ceder cambia permanentemente la forma relajada y el tamaño de un material, como ocurre cuando el material está libre de fuerzas externas. Un clip se puede llevar fácilmente al punto de fluencia a mano. Ceder no solo distorsiona la geometría de un material, sino que puede hacer que los materiales sean más susceptibles a la fractura. La gestión de este riesgo es de vital importancia para los ingenieros civiles y mecánicos.
Decidir qué materiales son los más fuertes, o tienen los puntos de mayor rendimiento, es más fácil de hacer a través del experimento que a través del análisis teórico. Es de conocimiento común, por ejemplo, que el acero puede tolerar más tensiones internas que el aluminio. La explicación de por qué este es el caso es el tema de varias teorías en competencia. Algunas de estas teorías enfatizan el esfuerzo cortante como fundamental para explicar cuándo rendirán los materiales.