Modulos elasticos

Un módulo elástico (también conocido como módulo de elasticidad ) es la unidad de medida de la resistencia de un objeto o sustancia a deformarse elásticamente (es decir, de forma no permanente) cuando se le aplica una tensión .

Definición

El módulo elástico de un objeto se define como la pendiente de su curva tensión-deformación en la región de deformación elástica: ^[1] Un material más rígido tendrá un módulo elástico más alto. Un módulo de elasticidad tiene la forma:

\delta \ {\stackrel {\text{def}}{=}}\ {\frac {\text{stress}}{\text{strain}}}

donde la tensión es la fuerza que causa la deformación dividida por el área a la que se aplica la fuerza y la deformación es la relación entre el cambio en algún parámetro causado por la deformación y el valor original del parámetro.

Dado que la deformación es una cantidad adimensional, las unidades de serán las mismas que las unidades de tensión. ^[2] $\delta$

Tipos de módulo elástico

Especificar cómo se van a medir la tensión y la deformación, incluidas las direcciones, permite definir muchos tipos de módulos elásticos. Los cuatro principales son:

El módulo de Young ( E ) describe la elasticidad de tracción y compresión, o la tendencia de un objeto a deformarse a lo largo de un eje cuando se aplican fuerzas opuestas a lo largo de ese eje; se define como la relación entre la tensión de tracción y la deformación de tracción . A menudo se le denomina simplemente módulo de elasticidad .
El módulo de corte o módulo de rigidez ( segundo parámetro G o Lamé) describe la tendencia de un objeto a cortarse (la deformación de la forma a volumen constante) cuando actúan sobre él fuerzas opuestas; se define como esfuerzo cortante sobre deformación cortante . El módulo de corte es parte de la derivación de la viscosidad . $\mu \,$
El módulo de volumen ( K ) describe la elasticidad volumétrica, o la tendencia de un objeto a deformarse en todas las direcciones cuando se carga uniformemente en todas las direcciones; se define como tensión volumétrica sobre deformación volumétrica y es la inversa de la compresibilidad . El módulo de volumen es una extensión del módulo de Young a tres dimensiones.
El módulo de flexión (E _flex ) describe la tendencia del objeto a flexionarse cuando actúa un momento .

Otros dos módulos elásticos son el primer parámetro de Lamé , λ, y el módulo de onda P , M, como se utiliza en la tabla de comparaciones de módulos que figura a continuación como referencia. Los materiales (sólidos) homogéneos e isotrópicos (similares en todas las direcciones) tienen sus propiedades elásticas (lineales) completamente descritas por dos módulos elásticos, y se puede elegir cualquier par. Dado un par de módulos elásticos, todos los demás módulos elásticos se pueden calcular según las fórmulas de la siguiente tabla al final de la página.

Los fluidos no viscosos son especiales porque no pueden soportar el esfuerzo cortante, lo que significa que el módulo de corte es siempre cero. Esto también implica que el módulo de Young para este grupo es siempre cero.

En algunos textos, al módulo de elasticidad se le denomina constante elástica , mientras que a la cantidad inversa se le denomina módulo elástico .

Ver también

Referencias

^ Askeland, Donald R.; Phulé, Pradeep P. (2006). La ciencia y la ingeniería de materiales (5ª ed.). Aprendizaje Cengage. pag. 198.ISBN 978-0-534-55396-8.
^ Cerveza, Fernando P.; Johnston, E. Russell; Dewolf, John; Mazurek, David (2009). Mecanica de materiales . McGraw-Hill. pag. 56.ISBN 978-0-07-015389-9.

Otras lecturas

Hartsuijker, C.; Welleman, JW (2001). Ingeniería Mecánica . Volumen 2. Saltador. ISBN 978-1-4020-4123-5.

De Jong, M.; Chen, Wei (2015). "Trazar las propiedades elásticas completas de compuestos cristalinos inorgánicos". Datos científicos . 2 : 150009. Código Bib : 2013NatSD...2E0009D. doi :10.1038/sdata.2015.9. PMC 4432655 . PMID 25984348.