¿Qué es la elasticidad?

por Matías Nadaf de la redacción de mecanicadelamoto.com

Tanto el chasis como la suspensión de la moto se valen de este principio para su funcionamiento, además de piezas de toma como los manchones de la masa de la rueda, por eso en este artículo te explicamos. ¿Qué Es La Elasticidad?

En física y ciencia de los materiales, la elasticidad es la capacidad de un cuerpo para resistir una influencia distorsionadora y volver a su tamaño y forma originales cuando se elimina esa influencia o fuerza. Los objetos sólidos se deformarán cuando se les apliquen las cargas adecuadas; si el material es elástico, el objeto volverá a su forma y tamaño inicial después de retirarlo. Esto contrasta con la plasticidad, en la que el objeto no lo hace y, en cambio, permanece en su estado deformado.

Las razones físicas del comportamiento elástico pueden ser bastante diferentes para diferentes materiales. En los metales , la red atómica cambia de tamaño y forma cuando se aplican fuerzas ( se agrega energía al sistema). Cuando se eliminan las fuerzas, la red vuelve al estado original de menor energía. Para cauchos y otros polímeros, la elasticidad es causada por el estiramiento de las cadenas de polímeros cuando se aplican fuerzas.

La ley de Hooke establece que la fuerza requerida para deformar objetos elásticos debe ser directamente proporcional a la distancia de deformación, independientemente de cuán grande sea esa distancia. Esto se conoce como elasticidad perfecta, en la que un objeto dado volverá a su forma original sin importar cuán fuertemente se deforme.

Este es un concepto ideal solamente; la mayoría de los materiales que poseen elasticidad en la práctica siguen siendo puramente elásticos solo hasta deformaciones muy pequeñas, después de lo cual se produce una deformación plástica (permanente).

En ingeniería, la elasticidad de un material se cuantifica mediante el módulo de elasticidad, como el módulo de Young, el módulo de volumen o el módulo de corte, que miden la cantidad de tensión necesaria para lograr una unidad de deformación; un módulo más alto indica que el material es más difícil de deformar.

La unidad SI de este módulo es el pascal (Pa). El límite elástico o límite elástico del material es la tensión máxima que puede surgir antes del inicio de la deformación plástica. Su unidad SI es también el pascal (Pa).

Ejemplos: bandas de goma y elásticos y otros materiales elásticos muestran elasticidad. La plastilina, por otro lado, es relativamente inelástica y retiene una nueva forma incluso después de que ya no se ejerza la fuerza que hizo que cambiara. Elasticidad, la capacidad de un cuerpo material deformado para volver a su forma y tamaño originales cuando se eliminan las fuerzas que causan la deformación.

¿Cómo Funciona La Elasticidad?

La elasticidad es la capacidad de un cuerpo material deformado para volver a su forma y tamaño originales cuando se eliminan las fuerzas que causan la deformación. Se dice que un cuerpo con esta capacidad se comporta (o responde) elásticamente.

En mayor o menor medida, la mayoría de los materiales sólidos exhiben un comportamiento elástico, pero existe un límite en la magnitud de la fuerza y ​​la deformación que la acompaña dentro del cual es posible la recuperación elástica para cualquier material dado.

Este límite, llamado límite elástico, es la tensión o fuerza máxima por unidad de área dentro de un material sólido que puede surgir antes del inicio de la deformación permanente. Las tensiones más allá del límite elástico hacen que el material ceda o fluya.

Para tales materiales, el límite elástico marca el final del comportamiento elástico y el comienzo del comportamiento plástico. Para la mayoría de los materiales frágiles, las tensiones más allá del límite elástico dan como resultado una fractura casi sin deformación plástica.

El límite elástico depende marcadamente del tipo de sólido considerado; por ejemplo, una barra o alambre de acero se puede extender elásticamente solo alrededor del 1 por ciento de su longitud original, mientras que para tiras de ciertos materiales similares al caucho, se pueden lograr extensiones elásticas de hasta el 1000 por ciento.

Sin embargo, el acero es mucho más resistente que el caucho porque la fuerza de tracción requerida para afectar la extensión elástica máxima en el caucho es menor (por un factor de aproximadamente 0.01) que la requerida para el acero. Las propiedades elásticas de muchos sólidos en tensión se encuentran entre estos dos extremos.

Las diferentes propiedades elásticas macroscópicas del acero y el caucho resultan de sus estructuras microscópicas muy diferentes. La elasticidad del acero y otros metales surge de fuerzas interatómicas de corto alcance que, cuando el material no está sometido a tensión, mantienen los átomos en patrones regulares.

Bajo estrés, el enlace atómico se puede romper con deformaciones bastante pequeñas. Por el contrario, a nivel microscópico, los materiales similares al caucho y otros polímeros consisten en moléculas de cadena larga que se desenrollan a medida que el material se extiende y retroceden en la recuperación elástica.

La teoría matemática de la elasticidad y su aplicación a la ingeniería mecánica se ocupa de la respuesta macroscópica del material y no del mecanismo subyacente que la provoca.

En una prueba de tensión simple, la respuesta elástica de materiales como el acero y el hueso se caracteriza por una relación lineal entre la tensión de tensión (fuerza de tensión o estiramiento por unidad de área de sección transversal del material), σ y la relación de extensión ( diferencia entre las longitudes extendida e inicial dividida por la longitud inicial), e.

En otras palabras, σ es proporcional a e; esto se expresa σ = Ee, donde E, la constante de proporcionalidad, se llama módulo de Young. El valor de E depende del material; la relación de sus valores para el acero y el caucho es de aproximadamente 100.000. La ecuación σ = Ee se conoce como ley de Hooke y es un ejemplo de ley constitutiva.

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¿Quién Descubrió La Elasticidad?

Bueno, siempre hemos sabido que algunos materiales son más flexibles que otros y que se comportan de diferentes maneras cuando se les somete a diferentes tipos de fuerza, pero la figura clave a recordar cuando se trata de elasticidad es Robert Hooke. Hooke fue contemporáneo de Isaac Newton, y fue la primera persona en cuantificar y analizar correctamente cómo funciona la elasticidad.

En 1660, Hooke descubrió la Ley de la elasticidad, conocida como Ley de Hooke, a través de una larga experimentación con resortes. La premisa básica de la ley es que para deformaciones relativamente pequeñas de un objeto (al estirarlo o doblarlo, por ejemplo), el desplazamiento o tamaño de la deformación es directamente proporcional a la fuerza o carga deformante. En estas condiciones, el objeto vuelve a su forma y tamaño original al retirar la carga.

El comportamiento elástico de los sólidos según la ley de Hooke puede explicarse por el comportamiento que mencionamos anteriormente. Los materiales son elásticos si las partículas que los componen son capaces de moverse dentro del material cuando se les somete a una fuerza externa, y la Ley de Hooke establece que este movimiento es directamente proporcional a la fuerza que se aplica.

No es una ley perfecta: para grandes cantidades de fuerza, el límite elástico a menudo se supera, lo que significa que la fuerza crea más deformación que la estrictamente proporcional, pero cuando comienza a explorar el tema, la Ley de Hooke es la más importante. ¡saber!

¿Por Qué Es Útil La Elasticidad?

La elasticidad es una propiedad clave que debe comprender cada vez que necesite hacer algo; después de todo, no tiene sentido construir un edificio tan rígido que se rompa en una tormenta, o hacer una regla que sea tan flexible que no pueda usarla. ¡medir cualquier cosa!

Debido a esto, estar familiarizado con el límite elástico de un material es extremadamente útil para casi cualquier tarea que requiera trabajar para hacer o reparar un objeto, ya sea tan pequeño como una cuchara o tan grande como un rascacielos, y es especialmente importante para las cosas. como formas de transporte y edificios.

Necesitamos poder confiar en que estas cosas se mantengan fuertes y no se rompan incluso cuando están sujetas a una gran cantidad de tensión, que puede provenir de una amplia gama de fuentes diferentes. La elasticidad puede desempeñar un papel importante en hacer que estas cosas sean más capaces de resistir los daños causados ​​por el clima, por lo que es un campo de estudio vital para los ingenieros, en particular.

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