Que hace que un material sea elastico

Tejido extensible

Nos referimos a la constante de proporcionalidad entre la tensión y la deformación como módulo elástico. Pero, ¿por qué lo llamamos así? ¿Qué significa que un objeto sea elástico y cómo describimos su comportamiento?
La elasticidad es la tendencia de los objetos sólidos y los materiales a volver a su forma original después de que se eliminen las fuerzas externas (carga) que causan una deformación. Un objeto es elástico cuando vuelve a su tamaño y forma originales cuando la carga deja de estar presente. Las razones físicas del comportamiento elástico varían entre los materiales y dependen de la estructura microscópica del material. Por ejemplo, la elasticidad de los polímeros y cauchos se debe al estiramiento de las cadenas poliméricas bajo una fuerza aplicada. En cambio, la elasticidad de los metales se debe al redimensionamiento y remodelación de las celdas cristalinas de las redes (que son las estructuras materiales de los metales) bajo la acción de fuerzas aplicadas externamente.
Los dos parámetros que determinan la elasticidad de un material son su módulo elástico y su límite elástico. Un módulo elástico alto es típico de los materiales que son difíciles de deformar; es decir, materiales que requieren una carga elevada para conseguir una deformación significativa. Un ejemplo es una banda de acero. Un módulo elástico bajo es típico de los materiales que se deforman fácilmente bajo una carga; por ejemplo, una banda de goma. Si la tensión bajo una carga es demasiado alta, cuando se retira la carga, el material ya no vuelve a su forma y tamaño originales, sino que se relaja hasta alcanzar una forma y tamaño diferentes: El material se deforma permanentemente. El límite elástico es el valor de la tensión a partir del cual el material deja de comportarse elásticamente y se deforma de forma permanente.

Límite elástico

Las rocas se ven obligadas a cambiar de forma en los límites de las placas o cerca de ellos. Las rocas pueden experimentar un apriete, un estiramiento o un empuje en diferentes direcciones en respuesta a los esfuerzos. Esta respuesta depende del tipo de esfuerzo, la velocidad a la que se aplica, las condiciones ambientales de las rocas (como la temperatura y la presión) y su composición. Esta lección aborda las siguientes cuestiones: cómo se deforman las rocas; qué factores desempeñan un papel importante en la definición del comportamiento de las rocas; qué ocurre cuando las rocas se deforman; y, por último, por qué se deforman las rocas. Entender las respuestas a estas preguntas nos ayuda a comprender mejor los procesos físicos que causan los terremotos.
1. Diga a los alumnos que la energía es la capacidad de mover cosas o de provocar cualquier tipo de cambio en el entorno. Pídales que nombren algunos ejemplos de cómo la energía provoca cambios a su alrededor. Los ejemplos incluyen cómo la energía química del combustible que produce calor puede utilizarse para producir movimiento, como en los coches o camiones, o cómo la energía del movimiento puede volver a convertirse en calor a través de la fricción al frotar las manos. Los terremotos mueven cosas y provocan cambios en el entorno; por tanto, los terremotos tienen que ver con el movimiento de la energía. La razón por la que se producen los terremotos es porque la energía es absorbida, almacenada y liberada en los materiales de la Tierra.

Retroalimentación

Los objetos se deforman cuando se les empuja, se tira de ellos y se les retuerce. La elasticidad es la medida de la cantidad en que el objeto puede volver a su forma original después de que cesen estas fuerzas y presiones externas[2]. Esto es lo que permite a los muelles almacenar energía potencial elástica.
Lo contrario de la elasticidad es la plasticidad; cuando algo se estira y permanece estirado, se dice que el material es plástico. Cuando la energía se destina a cambiar la forma de algún material y ésta permanece cambiada, se dice que es una deformación plástica. Cuando el material vuelve a su forma original, eso es deformación elástica[3] La energía mecánica se pierde cuando un objeto sufre una deformación plástica. La fabricación de productos a partir de materias primas conlleva una gran cantidad de deformación plástica. Por ejemplo, laminar acero para darle una forma determinada (como las barras de refuerzo para la construcción) implica una deformación plástica, ya que se crea una nueva forma.
La mayoría de los materiales tienen una cantidad de fuerza o presión para la que se deforman elásticamente. Si se aplica más fuerza o presión, entonces tienen deformación plástica. Los materiales que tienen una buena cantidad de deformación plástica antes de romperse se denominan dúctiles[3]. Los materiales que no pueden estirarse o doblarse mucho sin romperse se denominan frágiles. El cobre es bastante dúctil, lo que explica en parte que se utilice para los cables (la mayoría de los metales son dúctiles, pero el cobre lo es especialmente). El vidrio y la cerámica suelen ser frágiles; se rompen más que se doblan.

Acero al carbono

Hace unos años escribí un artículo sobre varios modelos de materiales no lineales. Como soy ingeniero civil, para mí la línea divisoria obvia era: lineal = no ceder, no lineal = ceder. Pero, por supuesto, hay mucho más que eso. Hoy vamos a ver un material elástico no lineal.
Tanto los materiales elásticos lineales como los no lineales volverán elásticamente a un estado “sin carga” después de la carga (sin deformaciones permanentes), pero la relación entre la tensión y la deformación es diferente en ellos. Es lineal para el material elástico lineal (de ahí su nombre) y más compleja en el caso no lineal.
La elasticidad es una propiedad que permite a un cuerpo sólido volver a su forma original cuando se elimina la carga. Todo cuerpo sólido se deforma cuando se le aplica una carga (aunque sea muy ligera). Los sólidos fabricados con materiales elásticos simplemente volverán a su forma original cuando se retire la carga.
El hecho de ser elástico es una característica muy interesante. Sobre todo porque normalmente se elogia la alta ductilidad (por ejemplo, en las estructuras de acero), damos por sentada la elasticidad. Sin embargo, no siempre es así, aunque todos los materiales tienen al menos una ligera porción elástica de la curva de tensión-deformación.

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