Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

Grado 10 → Propiedades de la materia → Elasticidad ↓


Límite elástico y módulo de elasticidad


En el fascinante mundo de la física, entender las propiedades de los materiales es importante para una variedad de aplicaciones. Dos propiedades esenciales son el límite elástico y el módulo de elasticidad. Estos conceptos son fundamentales en el estudio de cómo los materiales se deforman cuando se les somete a una fuerza, lo cual es un aspecto crucial en el diseño, la ingeniería y nuestra vida cotidiana.

Entendiendo la elasticidad

La elasticidad se refiere a la capacidad de un material para volver a su forma y tamaño originales una vez que se elimina la fuerza aplicada. Imagínalo como estirar una goma elástica. Cuando estiras la goma, esta se alarga, y cuando la sueltas, vuelve a su forma original. Este comportamiento es la esencia de la elasticidad.

Límite elástico

El límite elástico de un material es la cantidad máxima de esfuerzo que se le puede aplicar sin causar una deformación permanente. Más allá de este punto, el material no volverá a su forma original, incluso si se elimina la fuerza aplicada.

Considera nuevamente el ejemplo de la goma elástica. Si tiras suavemente de una goma, esta se estira y vuelve a su forma original. Pero si tiras con demasiada fuerza, puede que no vuelva a su forma original e incluso se rompa. El punto de fuerza justo antes de que no vuelva o se rompa se llama el límite elástico.

Visualiza un gráfico si lo deseas:

        + Tensión | | | | * * (Hasta el límite elástico) | * | * |* +------------------------------------------------> Deformación

Hasta el límite elástico, los materiales se comportan elásticamente, es decir, cualquier deformación se revierte cuando se libera la fuerza.

Deformación plástica

Si un material es sometido a una tensión más allá de su límite elástico, sufre una deformación plástica. Esto significa que incluso cuando se elimina la fuerza, el material no vuelve a su forma original. Por ejemplo, si doblas una cuchara de plástico, esta permanece doblada porque ha sufrido deformación plástica.

Módulo de elasticidad

El módulo de elasticidad es una medida de la capacidad de un material para resistir la deformación bajo tensión. Es una propiedad fundamental que nos da una idea de cuán rígido o flexible es un material. El módulo de elasticidad también se llama "Módulo de Young", en honor al científico británico Thomas Young.

Matemáticamente, se define como la relación entre la tensión y la deformación dentro del límite elástico.

        Módulo de Young (E) = Tensión / Deformación

Donde:

  • Tensión es la fuerza aplicada por unidad de área, expresada en pascales (Pa).
  • Deformación es la deformación experimentada por el objeto, expresada como una relación (adimensional).

Unidades y dimensiones

Dado que la tensión se mide en pascales (Pa) y la deformación es adimensional, el módulo de Young también tiene unidades de pascales (Pa). La fórmula muestra que este módulo es una medida de rigidez: cuán resistente es un material a ser deformado elásticamente.

Sustancias y su módulo

Consideremos algunos materiales comunes y sus valores aproximados de módulo de Young:

  • Acero: 200GPa
  • Aluminio: 69 GPa
  • Goma: 0.01GPa

De estos ejemplos, puedes ver que el acero, que es muy duro, tiene un módulo más alto que la goma, que es muy flexible.

Ejemplos de elasticidad en la vida cotidiana

La elasticidad y sus límites se pueden ver en objetos cotidianos:

  • Trampolín: Cuando saltas, el material se estira y luego vuelve a su forma original, enviándote nuevamente hacia arriba.
  • Resortes en el bolígrafo: Se comprimen cuando clicas el bolígrafo y vuelven a su forma cuando lo sueltas.
  • Tendones en el cuerpo: Estos tejidos flexibles nos ayudan a movernos fácilmente estirándose y contrayéndose.

Explicación del módulo de Young con ejemplos

Considera dos varillas hechas de diferentes materiales: una de acero y la otra de goma, que tienen el mismo módulo. Si se aplica la misma fuerza a ambas, la varilla de goma experimentará una deformación mucho mayor que la varilla de acero. Por lo tanto, el módulo de Young de la varilla de goma es mucho menor que el de la varilla de acero.

Piénsalo de otra manera:

        Material Módulo de Young (E) Deformación Acero Alto Baja Goma Baja Alta

Factores que afectan la elasticidad

Varios factores afectan la elasticidad de los materiales:

  • Temperatura: Aumentar la temperatura generalmente hace que los materiales sean menos flexibles. Por ejemplo, un marco de metal puede volverse más flexible cuando se calienta.
  • Composición del material: Diferentes materiales tienen inherentemente diferentes propiedades elásticas. Como se mencionó antes, el acero es más elástico que la goma.
  • Estado de tensión: Cómo se distribuyen las fuerzas dentro de un material puede afectar su elasticidad.

Aplicaciones del mundo real del límite elástico y el módulo de elasticidad

Entender estos conceptos es importante en la ingeniería y la construcción:

  • Construcción de puentes: Los ingenieros deben asegurarse de que los puentes utilicen materiales que puedan soportar fuerzas sin deformación permanente.
  • Fabricación: Los diseñadores de productos seleccionan materiales basándose en la flexibilidad para garantizar que los productos puedan soportar el uso regular sin deformarse permanentemente.

Conclusión

El límite elástico y el módulo de elasticidad son conceptos importantes para entender cómo los materiales reaccionan a las fuerzas. Estas propiedades permiten a los ingenieros, científicos y fabricantes seleccionar los materiales adecuados para aplicaciones particulares, garantizando tanto el desempeño como la seguridad. Identificar cómo estos materiales se estiran, comprimen y vuelven a su forma ayuda a informar el diseño y la integridad estructural en una variedad de campos.


Grado 10 → 2.3.3


U
username
0%
completado en Grado 10

← Anterior (2.3.2)
Tensión y deformación
Siguiente (2.3.4) →
Aplicaciones de la elasticidad

Comentarios 



Límite elástico y módulo de elasticidad

https://www.physicsflow.com/g10/2.3.3?pfal=es