¿Qué es el esfuerzo?
El esfuerzo (stress) se define como la fuerza por unidad de superficie que soporta o se aplica sobre un plano cualquiera de un cuerpo. Es decir, es la relación entre la fuerza aplicada y la superficie sobre la cual se aplica. Es importante comprender esta relación entre fuerza aplicada y superficie sobre la que se aplica: la fuerza aplicada sobre un cuerpo es la misma, independiente de la superficie del cuerpo a la que se aplique, mientras que el esfuerzo puede ser cambiante, ya que aunque tengamos una misma fuerza, si cambia la superficie, cambia el esfuerzo, debido a la variación entre la relación fuerza / superficie, que es el esfuerzo.
Unidades de medición
Las unidades de esfuerzo se definen como la unidad de fuerza en cada sistema dividida por la unidad de superficie:
En el Sistema Internacional, la unidad es el pascal (Pa): 1 pascal = 1 newton / m^2
Esta unidad representa un esfuerzo demasiado pequeño para ser usada en geología, por lo que se usan sus múltiplos megapascal y gigapascal:
1 MPa = 10^6 Pa
1 GPa = 10^9 Pa
En el Sistema Cegesimal, es la baria: 1 baria = 1 dina / cm^2
Esta unidad también es pequeña, utilizándose generalmente sus múltiplos denominados bar y kilobar:
1 bar = 10^6 barias
1 kbar = 10^3 bares = 10^9 barias
Puede calcularse que 1 Pa = 10 barias, 1 MPa = 10 bares y 1 GPa = 10 kbares.
Una unidad de esfuerzo usada a veces en
Geología es la atmósfera, que es el esfuerzo ejercido sobre su base por una
columna de mercurio de 76 cm de altura, que equivale a 1.033 kilos fuerza por
cada cm^2:
1 Atm = 1.033
kilos fuerza / cm^2
Corresponde aproximadamente a la presión atmosférica media al nivel del mar. Su equivalencia es la siguiente: 1 Atm = 1.01337 bares, y 1 bar = 0.1 MPa
Presión litostática
Dado que existen fuerzas de cuerpo y fuerzas de superficie, los esfuerzos causados por esas fuerzas serán de distintos tipos. Desde un punto de vista Geológico, resultan de interés los esfuerzos causados en las rocas por la gravedad y los que son causados por fuerzas independientes de la masa del cuerpo en cuestión, es decir, fuerzas de superficie.
La gravedad crea el esfuerzo llamado presión litostática, que es el esfuerzo que sufre un determinado punto de la Tierra debido al peso de las rocas que tiene encima.
La presión litostática se calcula mediante la fórmula:
P = ρ · g · z
donde ρ es la densidad media de las rocas que hay por encima del punto, g es el valor de la aceleración de la gravedad y z, la profundidad.
Por ejemplo:
A 1 km de profundidad, asumiendo una densidad media de las rocas de 2.6 gr / cm^3, la presión litostática será:
P = (2.6 gr/cm^3)(981 cm/seg^2)(10^5 cm) = 2550.6x10^5 barias = 255 bares.
Considera que z = 1km = 10^5 cm, y que g = 9.81 m/s^2 = 981 cm/seg^2
- Martínez, J.. (2002). Geología Estructural y Dinámica Global. Salamanca, España: Universidad de Salamanca.
