Propiedades mecánicas de la materia
mauro7u7XDTarea8 de Octubre de 2021
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Propiedades mecánicas de la materia
Los estados de agregación de la materia son tres:
Estado sólido.- Se caracteriza por la gran cantidad de cohesión que existe entre sus moléculas. Estos no poseen forma propia, adoptan la forma del recipiente que los contiene.
Estado líquido.- Se caracteriza por la débil fuerza de cohesión que existe entre sus moléculas. Tiende a ocupar completamente el recipiente que los contiene.
Estado gaseoso.- Se caracteriza por la casi inexistente fuerza de cohesión entre sus moléculas. Tiende a ocupar completamente el recipiente que los contiene.
Propiedades de la materia
Propiedades fundamentales de la materia.
Estas son fundamentales porque son la causa de muchas otras propiedades y fenómenos.
Propiedad gravitacional: consiste en la atracción entre dos masas. Por ejemplo, entre la tierra y una manzana.
Propiedad eléctrica: consiste en la atracción o repulsión eléctrica.
Propiedad magnética: consiste en la atracción o repulsión magnética.
Propiedades físicas de la materia
Propiedades físicas de los sólidos
Dureza. - Propiedad de los sólidos que ofrecen resistencia a ser penetrados, rayados o limados por otros materiales.
Maleabilidad. - Facilidad que presentan algunos sólidos de ser convertidos en lamina. Por ejemplo, oro, plata.
Ductilidad. - Propiedad de algunos sólidos de ser fácilmente convertidos en alambre. Por ejemplo, cobre, plata.
Fragilidad. - Propiedad de algunos sólidos de romperse antes de cambiar de forma. Por ejemplo, el vidrio.
Tenacidad. - Propiedad de algunos cuerpos que pueden cambiar de forma o ser golpeados sin fracturarse (romperse). Por ejemplo, cobre, fierro.
Elasticidad. - Propiedad de algunos sólidos de recuperar su forma original cuando se deja de aplicar la fuerza que los deforma.
Propiedades elásticas de la materia
Un cuerpo elástico se define como aquel que puede recuperar, su forma y tamaño original cuando la fuerza que lo deformó deja de actuar sobre él. Por ejemplo, las ligas de hule, resortes.
Para todos los cuerpos elásticos, será conveniente establecer relaciones de causa-efecto entre las fuerzas deformantes y las deformaciones correspondientes.
Podemos estudiar su elasticidad añadiéndole peso sucesivamente y observando el aumento de su longitud. Es evidente y observando el aumento de su longitud que existe una relación directa entre el alargamiento de un resorte y la fuerza aplicada.
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Robert Hooke fue el primero en enunciar esta relación, en términos generales encontró que una fuerza F que actúa sobre un resorte produce un alargamiento D que es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza.
La ley de Hooke, establece que:
La deformación producida es proporcional al esfuerzo aplicado.
Hooke observo por primera vez esta propiedad en los resortes (en realidad, esta ley solo es verdadera si la deformación del resorte no es muy grande), el cual puede escribirse como:
F=KD
Donde: Sistema internacional Sistema ingles
F = Fuerza aplicada N Lb
K = Constante de proporcionalidad N/m Lb/ft
Del resorte o coeficiente de rigidez
D = Alargamiento m ft
Ejercicios:
1.-Supóngase que para comprimir una distancia de 30 cm el resorte de la figura, fuese necesario ejercer una fuerza de 15 N. ¿Cuál es la constante del resorte?
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2.-Aplicando estos nuevos datos de F=44Lb y D= 0.23 ft ¿Qué valor tiene la constante del resorte de la figura anterior?
3.-El resorte de un dinamómetro se estira 5 cm al aplicarle una fuerza de 10 kg y al quitar esa fuerza recupera su longitud original ¿Cuánto estirara al aplicarle una fuerza de 3 kg?
4.-En el extremo de un trampolín se para un clavadista que pesa 70 N y la plataforma se flexiona 40 cm. ¿Cuánto se deformara el trampolín si se para en su extremo un muchacho que pesa 35 N?
Esfuerzo y deformación
La ley de Hooke no está limitada a resortes en espiral; Se aplica por igual a las deformaciones de todos los cuerpos elásticos.
El esfuerzo se refiere a la causa de la deformación elástica, mientras que deformación es el efecto, es decir, la deformación misma.
Las tres clases de esfuerzo más comunes son:
Un esfuerzo de tensión longitudinal ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas tienden a alejarse una de la otra.
Esfuerzo de compresión longitudinal ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas se dirigen una con otra.
Esfuerzo cortante ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas no tienen la misma línea de acción.
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F F F
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W F F F[pic 25]
Tensión compresión cortante
Esfuerzo es la razón de una fuerza aplicada respecto al área sobre la que actúa.
E=F/A
Donde: Sistema internacional Sistema ingles
E= Esfuerzo N/m2 Lb/in2
F= Fuerza N Lb
A= Área m2 in2
La unidad del esfuerzo son los pascales (Pa) aunque resulte más conveniente utilizar sus múltiplos.
1 Kilo pascal = 1 KPa = 1000 Pa = 1x103 Pa
1 Mega pascal = 1 MPa =1000000 Pa = 1x106 Pa
1 Giga pascal = 1000000000 GPa = 1x109 Pa
1 N/m2 = 1 Pa 1 Lb/in2= 6895 Pa = 6.895 KPa
Deformación es el cambio relativo de las dimensiones o formas de un cuerpo como resultado de la aplicación de un esfuerzo.
Deformación = ΔL/L0
Donde: Sistema internacional Sistema ingles
ΔL= Incremento o diminución de longitud
ΔL=Lf – L0 m in
L0= Longitud inicial
Lf =Longitud final
Limite elástico es el esfuerzo máximo que un cuerpo puede soportar sin quedar permanente deformado. Por ejemplo:
Un cable de aluminio de 1 in2 de sección transversal quedara deformado de manera permanente si se le aplica un esfuerzo mayor de 19000 Lb. Esto no significa que el alambre de aluminio se rompa en este punto, solo quiere decir que no recobrara su longitud original. De hecho, la tensión puede incrementarse hasta aproximadamente 21000 Lb antes de que se rompa el alambre.
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