Calcule la tensión mecánica σ = F/A a partir de una fuerza y el área de la sección transversal sobre la que actúa, resuelva la fuerza o el área y lea el resultado en Pa, kPa, MPa o psi.
Ingrese el fuerza y el área de sección transversal aplicado sobre el que actúa. El estrés es una fuerza distribuida en un área; la misma fuerza sobre un área más pequeña produce una tensión mayor.
El signed load perpendicular un el cross-section, en newtons. Use positive para tension y negative para compression.
El area de el superficie el fuerza acts durante, en square meters.
Default example: 1,000 N over 0.01 m² — a small steel bar in tension, giving σ = 0.1 MPa. This is nominal axial stress only; it does not check yield, buckling, fatigue, or local stress concentration.
¿Ya conoces el estrés? Resuelva para fuerza o zona en lugar de calcular el estrés directamente.
El applied load, en newtons.
El area el fuerza acts durante, en square meters.
El known o allowable estrés, en megapascals.
Default example: solving for area at σ = 100 MPa and F = 5,000 N gives A = 50 mm².
Un convertidor de unidades de tensión independiente. Edite cualquier campo y los otros tres se actualizarán instantáneamente; útil para traducir la clasificación psi de una hoja de datos a MPa, o viceversa.
Resultado
—
Ingrese la fuerza y el área para calcular la tensión.
Pensilvania—
kPa—
MPa—
psi—
5 min de lectura4 pasos6 términos3 ejemplos6 preguntas frecuentesσ = F / A
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Paso a paso
Cómo usar esta calculadora
4 pasos▸
1
Ingresa la fuerza y el área de sección transversal
En la pestaña Esfuerzo, escribe la fuerza aplicada en newtons (N) y el área de sección transversal sobre la que actúa en metros cuadrados (m²). La calculadora actualiza el esfuerzo al instante mientras escribes.
2
Lee el resultado en tu unidad preferida
La tarjeta de resultados muestra σ en megapascales (MPa) como el número principal, con pascales (Pa), kilopascales (kPa) y psi mostrados junto a él — sin necesidad de un paso de conversión aparte.
3
O despeja la fuerza o el área
Cambia a la pestaña Despejar si ya conoces el esfuerzo y otro valor. Elige qué estás despejando — Esfuerzo, Fuerza o Área — ingresa los otros dos, y la calculadora reordena σ = F/A por ti.
4
Convierte un valor de esfuerzo independiente
La pestaña Unidades es un convertidor independiente: escribe un valor en cualquiera de los campos de Pa, kPa, MPa o psi y los otros tres se actualizan automáticamente, independientemente de las pestañas Esfuerzo y Despejar.
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Referencia
Fórmula y metodología
2 fórmulas▸
Esfuerzo mecánico
σ = F / A
El esfuerzo (σ, la letra griega sigma) es la fuerza interna que experimenta un material por unidad de área de sección transversal. F es la fuerza aplicada en newtons (N), y A es el área sobre la que actúa esa fuerza en metros cuadrados (m²). Como un newton por metro cuadrado se define como un pascal, σ = F/A resulta directamente en pascales (Pa) — no se necesita ninguna constante de conversión adicional.
Reordenada para fuerza o área
F = σA A = F / σ
La misma relación se reordena para despejar cualquiera de las otras dos variables: multiplica el esfuerzo por el área para obtener la fuerza, o divide la fuerza entre el esfuerzo para obtener el área requerida. Así es como los ingenieros dimensionan una pieza — dado el esfuerzo admisible de un material y la carga que debe soportar, despejar A da la sección transversal mínima necesaria.
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Glosario
Términos clave explicados
6 términos▸
Esfuerzo (σ)La fuerza interna por unidad de área que experimenta un material bajo carga. Se mide en pascales (Pa) en unidades del SI, o en libras por pulgada cuadrada (psi) en unidades usuales de EE. UU. A pesar del significado cotidiano de la palabra, el esfuerzo mecánico se trata puramente de la fuerza distribuida sobre un área — no tiene nada que ver con el estrés emocional.
Fuerza (F)La carga aplicada al material, medida en newtons (N). Puede provenir del peso, la tensión en un cable, una carga de sujeción, la presión del viento integrada sobre una superficie, o cualquier otra carga aplicada.
Área de sección transversal (A)El área de la superficie sobre la que actúa la fuerza en dirección perpendicular — para una varilla en tensión, esta es el área de la sección circular (u otra), no el área total de la superficie de la varilla. Se mide en metros cuadrados (m²).
Esfuerzo de tensiónEl esfuerzo que resulta de una fuerza que separa un material, estirándolo en la dirección de la carga. Los cables, los pernos bajo tensión y los tirantes de puentes colgantes llevan esfuerzo de tensión.
Esfuerzo de compresiónEl esfuerzo que resulta de una fuerza que junta un material, acortándolo en la dirección de la carga. Las columnas, las zapatas y los pilares de mampostería típicamente llevan esfuerzo de compresión.
Pascal (Pa)La unidad del SI de esfuerzo y presión, igual a un newton por metro cuadrado (N/m²). Como un pascal es una unidad pequeña para cargas estructurales, los ingenieros suelen trabajar en kilopascales (kPa, ×1,000) o megapascales (MPa, ×1,000,000).
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Escenarios
Ejemplos del mundo real
3 ejemplos▸
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Estudiante de ingeniería
Una barra de acero pequeña en tensión
Fuerza, F 1,000 NÁrea de sección transversal, A 0.01 m²
σ = 1,000 N ÷ 0.01 m² = 100,000 Pa = 0.1 MPa. Ese es un esfuerzo modesto — el acero suave típicamente fluye alrededor de los 250 MPa, así que esta barra tiene mucho margen antes de deformarse permanentemente.
🔩
Diseñador mecánico
Dimensionando un perno para un esfuerzo admisible
Despejar ÁreaFuerza, F 5,000 NEsfuerzo admisible, σ 100 MPa
A = F/σ = 5,000 N ÷ 100,000,000 Pa = 0.00005 m² = 50 mm². La sección transversal del perno necesita ser de al menos 50 mm² para mantener el esfuerzo en o por debajo de los 100 MPa admisibles — aproximadamente una barra redonda de 8 mm de diámetro.
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Investigador de materiales leyendo una ficha técnica
Convirtiendo una clasificación en psi a MPa
Clasificación dada 14.5 psiPestaña usada Convertidor de unidades
14.5 psi se convierte en aproximadamente 0.1 MPa (100,000 Pa) — el mismo esfuerzo del primer ejemplo, solo que expresado en unidades usuales de EE. UU. La pestaña Unidades maneja esta conversión directamente sin necesitar la fuerza y el área que la produjeron.
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Referencia
Citar esta calculadora
APA y MLA▸
Usa cualquiera de estos formatos para citar esta calculadora en un trabajo o informe.
El esfuerzo mecánico describe qué tan intensamente se concentra una fuerza dentro de un material — la misma fuerza distribuida sobre un área pequeña produce un esfuerzo mucho mayor que la misma fuerza distribuida sobre un área grande. Es el punto de partida de casi todo cálculo de diseño estructural y mecánico, desde dimensionar un perno hasta verificar si una viga fallará.
Por qué el área importa tanto como la fuerza
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Una carga de 1,000 N suena como una cantidad fija, pero su efecto sobre un material depende por completo de cuánta área abarca. Concentra esos mismos 1,000 N en un punto delgado como una aguja y el esfuerzo es enorme — fácilmente suficiente para perforar la piel. Distribúyelos sobre una placa de 1 m² y el esfuerzo es trivial. Por eso σ = F/A, no solo F, es el número que predice si un material fluirá, se agrietará o resistirá — la fuerza sola no te dice nada sobre la experiencia interna del material sin conocer el área sobre la que se distribuye.
Esfuerzo de tensión versus de compresión
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La fórmula σ = F/A no distingue hacia qué dirección apunta la fuerza, pero el comportamiento físico sí. Una fuerza de tensión separa un material — piensa en un cable que sostiene un columpio, o un perno sujeto en tensión — y tiende a estirar y eventualmente estrechar o fracturar el material. Una fuerza de compresión junta el material — una columna que soporta un techo, o una zapata de cimentación — y tiende a abultarlo, pandearlo o aplastarlo en su lugar. Los ingenieros suelen rastrear ambos tipos con convenciones de signos (tensión positiva, compresión negativa) ya que los límites de resistencia de un material suelen diferir entre ambos.
De la fórmula a decisiones de diseño reales
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En la práctica, σ = F/A rara vez se usa solo para calcular un número de forma aislada — se compara contra los límites de resistencia conocidos de un material (resistencia a la fluencia, resistencia última, o un esfuerzo admisible especificado por norma) para verificar si un diseño es seguro. Reordenar la fórmula a A = F/σ es exactamente cómo un diseñador dimensiona una pieza: dada la carga que debe soportar y el esfuerzo admisible del material, el área de sección transversal mínima sale directamente de la ecuación, a menudo con un factor de seguridad aplicado encima.
Límites de este modelo simple
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Esta calculadora asume que la fuerza se aplica de manera uniforme y perpendicular a una sección transversal plana — una aproximación razonable para una varilla, cable o columna recta bajo carga axial. Los componentes reales a menudo experimentan carga combinada (flexión más tensión, por ejemplo), concentraciones de esfuerzo alrededor de agujeros y filetes, o fuerzas de corte que actúan paralelas a la superficie en lugar de perpendiculares a ella — consulta la calculadora complementaria de Esfuerzo Cortante para ese caso. Para cualquier cosa más allá de una carga axial simple, un análisis estructural completo o un modelo de elementos finitos es el siguiente paso apropiado, no solo esta fórmula.
❓
Preguntas
Preguntas frecuentes
6 preguntas▸
¿Cuál es la fórmula del esfuerzo?+
σ = F/A — el esfuerzo es igual a la fuerza aplicada dividida entre el área de sección transversal sobre la que actúa. La fuerza está en newtons (N) y el área en metros cuadrados (m²), lo que da el esfuerzo directamente en pascales (Pa) ya que un newton por metro cuadrado se define como un pascal.
¿Qué unidades usa esta calculadora?+
La fuerza se ingresa en newtons (N) y el área en metros cuadrados (m²) en las pestañas Esfuerzo y Despejar. El resultado se muestra en pascales (Pa), kilopascales (kPa), megapascales (MPa) y psi simultáneamente. La pestaña Unidades te permite convertir libremente entre las cuatro sin ingresar una fuerza o área.
¿Cuál es la diferencia entre esfuerzo de tensión y de compresión?+
Ambos usan la misma fórmula σ = F/A — la diferencia es la dirección. El esfuerzo de tensión proviene de una fuerza que separa el material (estirándolo); el esfuerzo de compresión proviene de una fuerza que lo junta (comprimiéndolo). La calculadora calcula la magnitud de cualquier forma; si es de tensión o compresión depende de hacia dónde se aplica realmente tu fuerza.
¿Es el esfuerzo lo mismo que la presión?+
Comparten las mismas unidades (pascales) y la misma fórmula básica (fuerza sobre área), pero los términos se usan en contextos diferentes. La presión usualmente describe una fuerza de un fluido o gas que actúa sobre una superficie; el esfuerzo usualmente describe la distribución de fuerza interna dentro de un material sólido bajo carga. Matemáticamente, para una carga uniforme simple, se calculan de la misma manera.
¿Puedo despejar la fuerza o el área en lugar del esfuerzo?+
Sí — usa la pestaña Despejar y elige qué estás despejando. Elige Fuerza para calcular F = σA a partir de un esfuerzo y área conocidos, o elige Área para calcular A = F/σ a partir de una fuerza y un esfuerzo admisible conocidos. Este es el flujo de trabajo común para dimensionar una pieza a un límite de esfuerzo objetivo.
¿Cómo se relaciona esto con el esfuerzo cortante?+
Esta calculadora cubre el esfuerzo normal, donde la fuerza actúa perpendicular a la sección transversal (tirando o empujando directamente a través de ella). El esfuerzo cortante en cambio proviene de una fuerza que actúa paralela a la superficie, deslizando una capa sobre otra — consulta la Calculadora de Esfuerzo Cortante para ese caso, que usa la misma forma τ = F/A pero con una dirección de fuerza distinta.
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