Elasticidad de los Materiales

Summary

Este video aborda la elasticidad de los materiales y cómo responden a la aplicación de una fuerza. Se explican tres situaciones posibles: ruptura, deformación permanente, o recuperación de la forma original. Se discuten ejemplos cotidianos de elasticidad y la importancia de elegir materiales adecuados para diversas aplicaciones. A través de un experimento con resortes y elásticos, se investiga la relación entre peso y alargamiento, introduciendo conceptos como la ley de Hooke y el módulo de Young. El video invita a reflexionar sobre el comportamiento de materiales bajo compresión y corte, incluyendo líquidos y gases.

Takeaways

• 🔬 La elasticidad de los materiales es un concepto clave en la física y la ingeniería, donde se estudia cómo los materiales responden a la aplicación de fuerzas.
• 🏗️ Al aplicar una fuerza momentánea a un objeto, pueden ocurrir tres situaciones: el objeto se rompe, se deforma irreversibly o regresa a su forma original.
• 🛠️ Los materiales que regresan a su forma original después de la aplicación de una fuerza son conocidos como elásticos y son esenciales en muchas aplicaciones prácticas.
• 🔍 Se pueden observar propiedades elásticas en la vida diaria, como en el estiramiento de materiales en diferentes objetos y su capacidad para recuperar su forma original.
• 🧐 La falta de elasticidad en los materiales utilizados en la construcción de objetos cotidianos podría resultar en su falla inminente y no cumplir con su función.
• 📏 El experimento con resortes y elásticos ayuda a medir la relación entre el peso (fuerza de deformación) y el alargamiento longitudinal del material.
• 📊 La ley de Hook establece que la deformación elástica es directamente proporcional a la fuerza ejercida, hasta alcanzar el límite de elasticidad del material.
• 📉 El módulo de elasticidad, también conocido como módulo de Jung, mide la resistencia de un material a la deformación y es una propiedad fundamental en la caracterización de materiales.
• 💧 No solo los sólidos, sino también los líquidos y gases muestran propiedades elásticas, como se ve en la compresibilidad y expansión.
• 🧵 En el bungee jumping, la relación entre el peso del adulto y el joven y el diámetro de la cuerda es crucial para garantizar una experiencia segura y similar.
• 🔋 Los avances en la ciencia de los materiales y la ingeniería de los materiales han permitido el desarrollo de materiales con propiedades elásticas mejoradas o específicas para aplicaciones particulares.

Q & A

¿Cuáles son las tres condiciones que pueden ocurrir cuando se aplica una fuerza momentánea sobre un objeto?

El objeto se rompe debido a la fuerza, el objeto se deforma pero luego de aplicar la fuerza no vuelve a su forma original, o el objeto vuelve a su forma original después de aplicada la fuerza.

¿Qué propiedad poseen los materiales que tienden a volver a su forma original después de aplicar una fuerza?

Los materiales que tienden a volver a su forma original después de aplicar una fuerza se dice que poseen propiedades elásticas.

¿En qué se basa el funcionamiento del dinamómetro tradicional inventado por Isaac Newton?

El dinamómetro tradicional se basa en el estiramiento de un resorte dentro de un cilindro que lleva marcada una escala, que indica la fuerza ejercida sobre el resorte por una masa determinada colgada en su extremo inferior.

¿Cuál es la relación entre el peso y la longitud de alargamiento según la ley de Hooke?

Según la ley de Hooke, la deformación elástica longitudinal que sufre un material es directamente proporcional al esfuerzo recibido, es decir, entre el peso y el alargamiento hay una relación directamente proporcional hasta un límite.

¿Qué es el límite de elasticidad y qué significa para los materiales elásticos?

El límite de elasticidad es el punto máximo hasta el cual un material elástico puede deformarse y luego recuperar su tamaño y forma original después de retirar la fuerza. Si se aplica una fuerza mayor a este límite, el material queda deformado sin poder volver a su forma original.

¿Qué se llama la pendiente de la recta que muestra la relación entre la fuerza y el alargamiento en un gráfico y qué indica?

La pendiente de la recta se llama módulo de elasticidad o módulo de Jung y describe la capacidad que tiene un material de resistirse a la deformación.

¿Cómo se calcula el módulo de Jung y qué unidades tiene?

Para derivar el módulo de Jung se considera la fuerza que se ejerce sobre una superficie perpendicular del material y la razón entre el cambio de longitud versus la longitud inicial (estiramiento). El módulo de Jung se expresa en newton por metro cuadrado o en pascal.

¿Cómo se comportan los materiales líquidos y gaseosos frente a deformaciones por compresión y qué ejemplos de aplicaciones pueden tener?

Los materiales como el agua y el gas también tienen propiedades elásticas. Se comportan de forma que pueden comprimirse y expandirse, y su elasticidad puede ser observada en aplicaciones como la presurización de botellas de gas o el funcionamiento de los cilindros de aire comprimido.

Si un adulto pesa el doble que un joven y ambos desean lanzarse en bungee jumping, ¿qué características debería tener la cuerda para el adulto?

La cuerda para el adulto debería tener un grosor o diámetro mayor para soportar el doble de peso sin romperse, manteniendo el mismo material para que el estiramiento sea proporcional y permita que el adulto toque el agua del río.

¿Qué avances en la ciencia de materiales o ingeniería de los materiales han permitido la generación de materiales con mejores propiedades elásticas?

Los avances incluyen el desarrollo de nuevos materiales compuestos, nanomateriales y técnicas de fabricación avanzadas que mejoran las propiedades elásticas, la resistencia a la deformación irreversible y la durabilidad de los materiales.