Elasticidad de los cuerpos

Física. Mecánica. Deformación de los cuerpos. Elasticidad. Ley de Hooke

  • Enviado por: El remitente no desea revelar su nombre
  • Idioma: castellano
  • País: Guatemala Guatemala
  • 7 páginas
publicidad



INTRODUCCION:

En la ciencia la materia contiene formas, tamaños y propiedades. La propiedad de la elasticidad nos enseña que la materia también puede ser flexible a observarse un cambio en su forma la cual nos sirve para que los objetos en estado sólidos sean más manejables para lograr que los objetos puedan ser utilizados en distintas circunstancias y ser moldeados a cualquier forma.

En el siguiente trabajo se da a entender particularidades que conforman la elasticidad como se constituye en la materia y en esta propiedad tan elocuente y usado en nuestra vida cotidiana, la elasticidad que da vida diversas cosas inertes usadas en la actualidad es por eso el interés dado en dicho trabajo

En el trabajo siguiente se tratara de la elasticidad y sus componentes y como están formadas que la elasticidad es una materia flexible a cualquier cuerpo sensible, y espero que sea de interés y agrado para el curso.

La Elasticidad

LA ELASTICIDAD: Propiedad que tienen todos los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tienen un límite: si se sobrepasa, el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. 

Hay cuerpos especiales en las que nota esta propiedad muy fácilmente, como en una liga, en la hoja de un cuchillo, en otros, la elasticidad se manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana

¿Por qué?

Bueno, porque las propiedades generales de la materia son aquellas que poseen todos los tipos de materia, sin importar las sustancias que la constituyan o el lugar en el que se encuentren, por lo que no nos permiten diferenciar los distintos tipos de sustancias. No tienen relación con el tipo de materia. 

Y la elasticidad es una propiedad que posee toda materia en mayor o menor grado

Cuando la materia sufre deformaciones a causa de fuerzas externas que actúan sobre ella; la elasticidad se define, como la propiedad que tiene la materia de recuperar su forma original, una vez cese la causa que produzca su deformación. El grado de elasticidad de la materia esta en proporción con la recuperación de su forma original. En virtud de este punto de vista, podríamos decir que, por ejemplo entre un caucho y una cuerda de piano; el caucho es menos elástico que la cuerda de piano; puesto que, aunque la cuerda de piano, es más difícil de estirar (deformar), ella puede alcanzar la forma original después de deformada; en tanto que el caucho no la alcanza. En esta cualidad se sustenta el uso de las cuerdas de los instrumentos musicales en general, pues ellos deben aguantar muchas deformaciones para producir los diferentes sonidos, sin que se modifique sensiblemente la calidad de esos sonidos que les son característicos. En el fenómeno de la elasticidad están más directamente involucrados; el vacío existente en la materia, y la naturaleza de las fuerzas con que interaccionan las partículas que conforman la materia. En las figuras A, B, C y D se muestran varias estructuras fundamentales (unidades que conforman todo el volumen del material) de varios materiales (A Cloruro de sodio, B Diamante, C Cuarzo, y D Peroskita), para tener una idea acerca de: el vacío existente en la materia (Figuras A, B, C, y D), y la forma aproximada de las fuerzas que conectan los átomos del material (Figura E), para el caso del cloruro de sodio o sal de cocina. Al referirnos al vacío, estamos hablando de un espacio en el que no se encuentra partícula alguna, ni en su forma molecular, ni átomos, ni partículas subatómicas de las conocidas hasta hora, ni trazas de ellas. Obviamos la existencia de los campos, eléctrico, magnético (por los iones que son partículas cargadas y en movimiento), y gravitacionales (por la masa), que están siempre presentes; puesto que cada uno de estos campos tienen asociadas energías; entonces, por la relación de equivalencia entre masa- energía (E = mc2+), bien podríamos identificar de esa manera, otra forma de materia, que por su magnitud no la podemos asociar con la materia ordinaria; esto como para justificar la no existencia de un vacío absoluto. La elasticidad, bien la podemos identificar como esa propiedad fundamental de la materia que nos permite entender el flujo de energía a través de la misma.

Propiedad de la elasticidad

Ley de Hooke:

El comportamiento de los cuerpos o sistemas respecto a sus propiedades elásticas, no es igual en todo el rango de deformación producido por las fuerzas externas; experimentalmente se ha encontrado que la relación entre la fuerza y la deformación para pequeñas deformaciones, es lineal. La magnitud del rango en que los sistemas presentan comportamiento lineal es muy variado; y podemos decir que, cada sistema tiene su propio rango; pues esta asociado con sus propiedades intrínsecas. El sistema que mejor ilustra el comportamiento elástico de los cuerpos lo constituyen los resortes. Para analizar las propiedades elásticas de estos; la figura 1, muestra tres resortes suspendidos verticalmente por un extremo; en el primero de la izquierda, su deformación corresponderá al efecto que produce sobre él su propio peso, por la acción de la gravedad actuando sobre su centro de masa; y aunque hay resortes en los que su propio peso es suficiente para producir en ellos deformaciones relativamente grandes (son resortes especiales), en la mayoría de los casos se usan resortes, en los que esa deformación es muy pequeña, y podemos considerar que la longitud normal, y la que adquiere el resorte deformado por su propio peso son prácticamente la misma. A los otros dos resortes, por el extremo contrario al de suspensión se les ha colocado masas tales que, la masa del tercer resorte es el doble de la del segundo. De la figura se observa que la deformación del tercer resorte es el doble de la del segundo resorte; así que, cualquier masa (cuya magnitud sea menor que 2m) que se suspenda de alguno de estos resortes producirá una deformación cuyo valor estará entre 0 y 2x, y si graficamos el peso versus la deformación obtendremos una recta como la indicada en la figura 2.

Elasticidad lineal

Cuando eso sucede si dice que el sólido es elástico lineal. La teoría de la elasticidad lineal es el estudio de sólidos elásticos lineales sometidos a pequeñas deformaciones de tal manera que además los desplazamientos y deformaciones sean "lineales", es decir, que las componentes del campo de desplazamientos u sean muy aproximadamente una combinación lineal de las componentes del tensordeformación del sólido. En general un sólido elástico lineal sometido a grandes desplazamientos no cumplirá esta condición. Por tanto la teoría de la elasticidad lineal sólo es aplicable a:

  • Sólidos elásticos lineales, en los que tensiones y deformaciones estén relacionadas linealmente (linealidad material).

  • Deformaciones pequeñas, es el caso en que deformaciones y desplazamientos están relacionados linealmente. En este caso puede usarse el tensor deformación lineal de Green-Lagrange para representar el estado de deformación de un sólido (linealidad geométrica).

Debido a los pequeños desplazamientos y deformaciones a los que son sometidos los cuerpos, se usan las siguientes simplificaciones y aproximaciones para sistemas estables:

  • Las tensiones se relacionan con las superficies no deformadas

  • Las condiciones de equilibrio se presentan para el sistema no deformado

Para determinar la estabilidad de un sistema hay presentar las condiciones de equilibrio para el sistema deformado

Deformación

La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica

Deformaciones elástica y plástica

Tanto para la deformación unitaria como para el tensor deformación se puede descomponer el valor de la deformación en:

  • Deformación plásticairreversible o permanente. Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo contrario a la deformación reversible.

  • Deformación elásticareversible o no permanente, el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.

Comúnmente se entiende por materiales elásticos, aquellos que sufren grandes elongaciones cuando se les aplica una fuerza, como la goma elástica que puede estirarse sin dificultad recuperando su longitud original una vez que desaparece la carga. Este comportamiento, sin embargo, no es exclusivo de estos materiales, de modo que los metales y aleaciones de aplicación técnica, piedras, hormigones y maderas empleados en construcción y, en general, cualquier material, presenta este comportamiento hasta un cierto valor de la fuerza aplicada; si bien en los casos apuntados las deformaciones son pequeñas, al retirar la carga desaparecen.

Al valor máximo de la fuerza aplicada sobre un objeto para que su deformación sea elástica se le denomina límite elástico y es de gran importancia en el diseño mecánico, ya que en la mayoría de aplicaciones es éste y no el de la rotura, el que se adopta como variable de diseño (particularmente en mecanismos). Una vez superado el límite elástico aparecen deformaciones plásticas (que son permanentes tras retirar la carga) comprometiendo la funcionalidad de ciertos elementos mecánicos.

Energía de deformación

La deformación es un proceso termodinámico en el que la energía interna del cuerpo acumula energía potencial elástica. A partir de unos ciertos valores de la deformación se pueden producir transformaciones del material y parte de la energía se disipa en forma de plastificado, endurecimiento, fractura o fatiga del material.

Tensión.

La tensión en un punto se define como el límite de la fuerza aplicada sobre una pequeña región sobre un plano π que contenga al punto dividida del área de la región, es decir, la tensión es la fuerza aplicada por unidad de superficie y depende del punto elegido, del estado tensional de sólido y de la orientación del plano escogido para calcular el límite.

CONCLUSION:

Decimos que la elasticidad es la forma de la materia por la cual cuando la naturaleza a causa de fuerzas externas actúan sobre la ella hace que se deforme haciendo elástica, al terminar la causa que conlleva la deformación esta vuelve a a asumir su forma natural que tenia por ejemplo entre un caucho y una cuerda de piano; el caucho es menos elástico que la cuerda de piano; puesto que, aunque la cuerda de piano, es más difícil de estirar (deformar), ella puede alcanzar la forma original después de deformada; en tanto que el caucho no la alcanza.

En el fenómeno de la elasticidad están más directamente involucrados; el vacío existente en la materia, y la naturaleza.

 Las propiedades de un material dependen de su composición y de su estructura interna. Los procesos internos que ocurren en los materiales cuando son sometidos a fuerzas resultan muy complejos. No obstante, se manifiestan en cambios de sus propiedades volumétricas, las   cuales es posible medir físicamente.