¿Qué es un plano de corte?

Un plano de corte es el plano en el que se produce el esfuerzo de corte. Como el esfuerzo normal, el esfuerzo cortante es una medida de fuerza por unidad de área. En cualquier punto dado de una estructura, hay muchos planos posibles que se pueden definir para medir la tensión. En consecuencia, cualquier plano que contenga el área en cuestión es el plano de corte. El plano de corte es útil para ingenieros que analizan las tensiones internas en estructuras.

El estrés tiene las mismas unidades que la presión: fuerza por área. La tensión normal se produce cuando un componente se somete a tensión o compresión. Si una barra de metal se estira verticalmente, una tensión interna tenderá a resistir una mayor deformación. Esta tensión se producirá en las secciones transversales horizontales de la barra. Se dice que la tensión es normal porque está dirigida en ángulo recto o normal a los planos de tensión horizontales.

El esfuerzo cortante es similar al esfuerzo normal en que tiene las mismas unidades. Sin embargo, la dirección de la tensión es paralela a su plano de tensión. Este tipo de tensión podría resultar si se aplicara un conjunto diferente de fuerzas a la misma barra de metal; es decir, si alguien mantuvo la parte inferior de la barra inmóvil mientras intentaba mover la parte superior de la barra hacia la derecha. El esfuerzo interno resultante se llama esfuerzo cortante, porque las partes de la barra están tratando de deslizarse o cortarse entre sí.

En estas condiciones de carga, los esfuerzos en un plano horizontal ubicado en el centro de la barra serían esfuerzos cortantes dirigidos horizontalmente. La parte inferior de la barra estaría intentando moverse hacia la izquierda; sometería fuerzas hacia la izquierda en un plano de corte horizontal. La parte superior de la barra estaría intentando moverse hacia la derecha; sometería fuerzas hacia la derecha en el mismo plano de corte.

El análisis del plano de corte es importante para prevenir la falla mecánica de una estructura. Cada material tiene un límite sobre la cantidad de estrés que puede soportar. Este límite es una propiedad del propio material, más que de la forma del objeto. Por ejemplo, se podrían fabricar dos bandas de goma de diferentes tamaños pero del mismo material. El más grande puede soportar más fuerza antes de romperse, pero solo porque tiene más área de sección transversal para distribuir la fuerza; la tensión interna será la misma en caso de falla para ambos tamaños.

Asimismo, los componentes pueden romperse debido a demasiada tensión de corte. Si un componente falla por esfuerzo cortante, partes de él literalmente se deslizarán unas sobre otras. Los pernos de metal viejos, por ejemplo, suelen fallar de esta manera. El límite del esfuerzo cortante, como ocurre con el esfuerzo normal, es una propiedad del material.