Elasticidad de los cuerpos

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 tensor deformación 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 plástica, irreversible 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 elástica, reversible 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.