¿Qué es el esfuerzo cortante?
El esfuerzo cortante (τ) es la fuerza interna por unidad de área que actúa de forma paralela (tangencial) a la sección transversal de un material, a diferencia del esfuerzo normal, que actúa de manera perpendicular. Aparece siempre que una fuerza tiende a hacer que una parte de un cuerpo se deslice respecto a otra adyacente, como ocurre en un perno sometido a carga, en una unión remachada o en una viga que transmite una fuerza transversal. Esta calculadora utiliza la relación básica del esfuerzo cortante medio \(\tau = F / A\) y muestra el resultado en pascales (Pa), kilopascales (kPa) y megapascales (MPa).
Cómo usar la calculadora
Introduce la fuerza cortante F en newtons (N) y el área transversal A en metros cuadrados (m²) sobre la que actúa dicha fuerza. La herramienta divide la fuerza entre el área para obtener el esfuerzo cortante medio. Si tu área está en mm², conviértela primero: \(1\ \text{mm}^2 = 1\times10^{-6}\ \text{m}^2\).
La fórmula explicada
La ecuación que rige el cálculo es $$\tau = \frac{\text{Shear Force F (N)}}{\text{Area A (m}^2\text{)}}$$ donde τ es el esfuerzo cortante (Pa = N/m²), F es la fuerza cortante aplicada (N) y A es el área sobre la que actúa (m²). Como 1 Pa es una unidad muy pequeña, en ingeniería los resultados suelen expresarse en MPa (1 MPa = 1.000.000 Pa). El cálculo supone que el esfuerzo se distribuye de manera uniforme en toda el área, una simplificación habitual cuando se trabaja con el esfuerzo cortante medio.
Ejemplo resuelto
Imagina que un pasador soporta una fuerza cortante de 5.000 N repartida sobre un área transversal de 0,01 m². Entonces $$\tau = 5.000 / 0,01 = 500.000\ \text{Pa} = 500\ \text{kPa} = 0,5\ \text{MPa}$$ Si este valor supera la resistencia a cortante del material, el pasador fallaría por cortante.
Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo usar? Utiliza newtons para la fuerza y metros cuadrados para el área para obtener el esfuerzo en pascales. La calculadora también convierte automáticamente a kPa y MPa.
¿Se trata del esfuerzo cortante medio o del máximo? El resultado es el esfuerzo cortante medio. En vigas o secciones no uniformes, el esfuerzo cortante máximo puede ser mayor y requiere aplicar la fórmula de distribución de cortante adecuada.
¿Cómo trato el caso de cortante doble? En el cortante doble (dos secciones transversales resisten la carga), utiliza el área total de ambos planos como valor de A, lo que reduce el esfuerzo a la mitad en comparación con el cortante simple.
