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dUniversidad Nacional Autónomasdgsd gsdgsdgdsg de Méxicosdfsdfsd sdfsdf FES Cuautitlan Campo 1 Carrera de Bioquímica Diagnóstica Mecánica de los sólidos: Comportamiento elástico y plástico de los materiales

Fecha de entrega: 11/10/2021 Calificación:

Comportamiento físico de los cuerpos elásticos y plásticos Elasticidad y plasticidad Pertenecientes a las propiedades mecánicas de los materiales, nos ayudan a determinar el comportamiento de los materiales bajo la acción de fuerzas externas continuas o discontinuas, estáticas, dinámicas o cíclicas quasffe se ejercen sobre ellos. Elasticidad Cuando hablamos de elasticidad esta se refiere a la capacidad que tienen algunos materiales de regresar a su estado inicial después de aplicarle una fuerza que pueda producir la deformación del material. Dentro de los sólidos los átomos se mantienen en su sitio por fuerzas interatómicas que pueden modelarse como resortes, sin embargo, objetos sólidos como pelotas de hule, están compuestas de átomos asfla estructura atómica o molecular, los sólidos pueden ser extremadamente rígidos o fácilmente deformables. Todos los objetos rígidos son un poco elásticos, en algunos materiales como los metales la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Sin embargo si la fuerza es mayor a un determinado valor el cuerpo queda deformado permanentemente. El máximo esfuerzo al que un material puede llegar antes de quedar deformado permanentemente es llamado Límite de elasticidad. El límite de elasticidad está determinado por su estructura molecular. La distancia que existe entre las moléculas de un cuerpo está sometido a un esfuerzo, está en función del equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Pero si se le aplica una fuerza suficiente que sea capaz de provocar una tensión en el interior del cuerpo, las distancias de las moléculas varían y el cuerpo se deforma. Algunos ejemplos de cuerpos elásticos son: ligas, alambres, varillas, resortes, bandas, pelotas de hule, trampolines, colchones, cañas de pesca, ropa, etc. “La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que recibe”. Este concepto solo se le puede atribuir a los sólidos ya que poseen elasticidad de alargamiento, de esfuerzo cortante y de volumen mientras que los gases y líquidos solo tienen volumen. Como se mencionó anteriormente, cuando una fuerza se la aplica a un cuerpo este produce una deformación, existen tres tipos de esfuerzos: -Esfuerzo de tensión: Cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas de igual magnitud, pero de sentido contrario que se alejan entre sí -Esfuerzo de comprensión: Ocurre cuando actúan fuerzas iguales pero de sentido contrario se acercan entre sí.

-Esfuerzo de corte: Se presenta cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas colineales de igual o diferente magnitud que se mueven en sentidos contrarios

Plasticidad La plasticidad es la capacidad de un material de deformarse por una fuerza y conservar la nueva forma. En el estado plástico los materiales tienen la posibilidad de deformarse bajo esfuerzo constante y sostenido. Un sólido cristalino se caracteriza por un ordenamiento periódico tridimensional de átomos, iones o moléculas ligados por enlaces atómicos. Todo material sólido es un compuesto químico constituido por entes atómicos que configuran la naturaleza de esa sustancia y que tienen la posibilidad de ser moléculas, iones o primordiales átomos. Hablado ordenamiento, cuya expansión se implica de extenso alcance es dependiente de diversos componentes entre los que tienen la posibilidad de citar: la naturaleza de los enlaces que integran a los átomos, iones o moléculas, la densidad y la medida relativo de dichos, las condiciones de cristalización, la vida o no de colaboraciones magnéticas, la existencia de átomos extraños a los que químicamente intervienen en el compuesto. En la naturaleza se encuentran tales arreglos como el diamante, sal y sólidos irregulares como el vidrio. Los metales y varias cerámicas están compuestos por cristales o granos y son denominados policristalinos. Los granos son cristales particulares, la forma de un grano es sólida y está controlada por la existencia de los granos que la rodean, e

Deformaciones plásticas Las deformaciones plásticas son producidas por deslizamientos inducidos por esfuerzos cortantes en la estructura atómica del material, la cual depende del

número de planos de deslizamiento Que a su vez involucra: ● El arreglo atómico y el movimiento de las dislocaciones

● Los efectos generales de la orientación de los cristales ● La intensidad del esfuerzo constante

Ley de hooke Las deformaciones elásticas, como alargamientos, comprensiones torsiones y flexiones, fueron estudiadas por el físico Hooke quien enunció la siguiente ley: “Mientras no se exceda el límite de elasticidad de un cuerpo, la deformación elástica que sufre es directamente proporcional al esfuerzo recibido” En mecánica, lo importante es la fuerza aplicada por unidad de área; llamamos esfuerzo (σ) a esta cantidad. El grado de estiramiento/compresión que se produce mientras el material responde al esfuerzo lo llamamos deformación ( ϵ). Medimos el esfuerzo con el cociente de la diferencia en la longitud ΔL entre la longitud inicial L 0 a lo largo de la dirección del esfuerzo, es decir, ϵ=ΔL/L 0 Lo que sucede cuando se quita el esfuerzo depende de hasta qué punto los átomos se han movido. En general hay dos tipos de deformación: ● Deformación elástica. Cuando se quita el esfuerzo, el material regresa a la forma que tenía originalmente. La deformación es reversible y no es permanente. ● Deformación plástica. Esta ocurre cuando se aplica un esfuerzo tan grande a un material que al retirarlo el material no regresa a su forma anterior. Hay una deformación permanente e irreversible. Llamamos límite elástico del material al valor mínimo de esfuerzo necesario para producir una deformación plástica. Módulo de Elasticidad Es el cociente entre la magnitud del esfuerzo aplicada a un cuerpo y la deformación producida en el cuerpo, su valor es constante siempre y cuando no exceda el límite elástico, la fórmula quedaría como: Modulo de Young Es un número que mide la resistencia de un material deformado elásticamente. Cuando en la expresión matemática del módulo de elasticidad se sustituyen las ecuaciones de la magnitud del esfuerzo longitudinal, se obtiene el llamado módulo de young:

Problema: ¿Que determina que los materiales tengan un límite de elasticidad según sus propiedades y tipo de fuerza al que se someta? Delimitación del problema: Trabajaremos con tres ligas para el cabello, cachos de tela y tres resortes de cuaderno para identificar su límite de elasticidad ante diferentes pesos. Objetivos: Objetivo general: Experimentamos con los materiales elegidos: ligas, cachos de tela y resortes, modificando su forma inicial a través de diferentes masas, y poder ir midiendo la deformación que presentan con cada peso diferente y así identificar las principales diferencias entre elasticidad y plasticidad y si estos objetos cumplen con los criterios de cada uno.

Objetivos específicos: - Experimentar con cada uno de los materiales para identificar a cuánta masa son más susceptibles a alcanzar el límite de elasticidad o deformación y determinar las principales diferencias al momento de modificarse. - Usaremos cualquier masa como objeto de apoyo para calcular cuántas son necesarias para alcanzar su límite de elasticidad. - Colocaremos en algún extremo del resorte una masa mínima inicial, la cual irá aumentando gradualmente para determinar a qué peso el resorte alcanza su límite de elasticidad y este no será capaz de regresar a su forma inicial, llegando a la deformación. - Estiraremos una liga con un peso inicial muy ligero, para comprobar a qué cantidad de peso esta regresa a su forma inicial hasta que al ir aumentando el peso ya no resista más y se rompa y así supere su límite de elasticidad. - Colocaremos un cacho de tela y le iremos aumentando masa hasta que ya no regrese a su forma inicial sin superar los 500 gr Justificación del problema: Será necesario emplear este tipo de materiales, ya que cada uno de tiene propiedades diferentes lo nos va a permitir determinar con claridad las diferencias entre plasticidad y elasticidad y con los distintos pesos y esfuerzos poder comprobar cómo se comporta cada material de formas diferentes. Hipótesis: Al poner una cantidad considerable de masa a cada objeto este llegara a su máximo límite de elasticidad y se romperá o deformara de forma definitiva, cada uno con diferentes pesos. Variables: - Variable dependiente: Que cada objeto llegue a su límite de elasticidad o siga conservando su forma dependerá de la masa que se le aplique a cada uno. - Variable independiente: El aumento constante del peso y las propiedades diferentes de cada objeto causará la deformación de cada uno de los materiales. Desarrollo experimental: Materiales - 3 Resortes de cuaderno - 3 Ligas - 3 trozos de tela - Arena o cualquier otro tipo de masa que ejerza el esfuerzo requerido. - Hoja milimetrica - Papel cascaron - Estambre - Gancho - Bolsas de casa

Equipo: - Bata - Trapo de limpieza - Balanza Servicios: - Luz - Mesa de trabajo Diseño:

Experimentación: Con el resorte de cuaderno: 1. Colocaremos la masa inicial de 100 gramos en una bolsa y atoraremos el gancho en ella y en el extremo del resorte 2. Aumentaremos el peso gradualmente hasta después de las 10 masas requeridas o que el resorte alcance su límite de elasticidad. Con la liga 1. Colgaremos la liga en una tachuela y colocaremos una masa inicial de 50 gr con el gancho al extremo de la liga 2. Aumentaremos el peso gradualmente hasta completar el proceso de 10 masas sin rebasar los 500 gr Con la prenda de ropa 1. Colgaremos un cacho de tela en la tachuela hasta que completamos las 10 masas o hasta que esta ya no pueda mas, sin superar los 500 gr Observaciones y resultados

Resortes de plástico 1

2

3

Masa (gram os)

Deforma ción Inicial (cm)

Deform ación con masa (cm)

Deform ación final (cm)

Deform ación inicial (cm)

Deform ación con masa (cm)

Deform ación fina (cm)

Deform ación inicial (cm)

Deform ación con masa (cm)

Deform ación final (cm)

1.- 100 gr

11.5cm

15.5cm

11.5cm

11cm

13.5cm

11cm

9cm

13cm

9cm

2.- 150 gr

11.5cm

18cm

11.5cm

11cm

15cm

11cm

9cm

15cm

9cm

3.- 200 gr

11.5cm

19cm

11.5cm

11cm

16cm

11cm

9cm

17.5cm

9cm

4.- 250 gr

11.5cm

20cm

11.5cm

11cm

18cm

11cm

9cm

19cm

9cm

5.- 300 gr

11.5cm

20.6cm

11.5cm

11cm

19.5cm

11cm

9cm

21cm

9cm

6.- 320 gr

11.5cm

21cm

11.5cm

11cm

21cm

11cm

9cm

22.5cm

9cm

7.- 350 gr

11.5cm

22cm

11.7cm

11cm

22cm

11.5cm

9cm

23cm

9.3cm

8.- 400 gr

11.7cm

24.5cm

12cm

11.5cm

23cm

11.5cm

9.3cm

25cm

9.3cm

9.- 420 gr

12cm

26cm

12cm

11.5c,m

23.5cm

11.5cm

9.3cm

26cm

9.3cm

10.460 gr

12cm

28cm

12cm

11.5cm

24.5cm

11.5cm

9.3cm

27.6cm

9.5cm

Fuerza aplicada a los 3 resortes:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

F=100grx9.8m/s= 981N F=150grx9.8m/s= 1471.5N F=200grx9.8m/s= 1962N F=250grx9.8m/s= 2452.5N F= 300GRX9.8M/S=2943N F=320grx9.8m/s=3139.2N

Ligas 1

2

3

Masa (Gramos )

Deforma ción inicial (cm)

Deforma ción con peso (cm)

Deforma ción final (cm)

Deforma ción inicial (cm)

Deforma ción con peso (cm)

Deforma ción final (cm)

Deforma ción inicial (cm)

Deforma ción con peso (cm)

Deforma ción final (cm)

1.- 50 gr

7.2cm

7.7cm

7.2cm

7.2cm

7.8cm

7.2cm

7cm

7.2cm

7cm

2.-100 gr

7.2cm

8.1cm

7.2cm

7.2cm

8cm

7.2cm

7cm

8cm

7cm

3.-150 gr

7.2cm

8.7cm

7.2cm

7.2cm

8.7cm

7.2cm

7cm

8.5cm

7cm

4.-200 gr

7.2cm

9.2cm

7.2cm

7.2cm

9.1cm

7.2cm

7cm

9cm

7cm

5.-250 gr

7.2cm

9.6cm

7.2cm

7.2cm

9.5cm

7.2cm

7cm

10cm

7cm

6.-300 gr

7.2cm

10.5cm

7.2cm

7.2cm

10.2cm

7.2cm

7cm

10.5cm

7cm

7.-320 gr

7.3cm

11.5cm

7.3cm

7.2cm

10.9cm

7.3cm

7cm

11cm

7cm

8.-350 gr

7.3cm

12.5cm

7.4cm

7.3cm

11.4cm

7.3cm

7cm

11.5cm

7cm

9.-400 gr

7.4cm

13.2cm

7.4cm

7.3cm

12.2cm

7.4cm

7cm

13cm

7cm

10.-450 gr

7.4cm

14.5cm

7.4cm

7.4cm

13.4cm

7.4cm

7cm

14cm

7cm

Fuerza aplicada a las 3 ligas Liga 1 y 2 F=50grx9.81=490.5N F=100x9.81=981N F=150x9.81=1471.5N F=200X9.81=1962N F=250X9.81=2452.5 F= 300gr X 9.81= 2943N Liga 3 F= 320gr X 9.81=3139.2N F= 350gr X 9.81= 3433.5N F= 400gr X 9.81= 3924N F= 450gr X 9.81=4414.5N

Trozos de ropa

Masa

Medida inicial

Medida durante

Medida final

Medida inicial

Medida durante

Medida final

Medida inicial

Medida durante

Medida final

40 gr

10

11

10

9

10

9

11.5

12.7

11.5

80 gr

10

11.3

10

9

10.3

9

11.5

13.

11.5

120 gr

10

11.5

10

9

10.5

9

11.5

13.3

11.5

160 gr

10

11.7

10

9

10.7

9

11.5

13.6

11.5

200 gr

10

11.9

10

9

10.9

9

11.5

13.9

11.5

240 gr

10

12

10

9

11.1

9

11.5

14.2

11.5

280 gr

10

12.3

10

9

11.4

9

11.5

14.5

11.5

320 gr

10

12.5

10

9

11.6

9

11.5

14.8

11.5

360 gr

10

12.7

10

9

11.8

9

11.5

15.1

11.5

400 gr

10

13

10

9

12.1

9

11.5

15.4

11.5

FUERZA TROZOS DE ROPA: 1,2 y 3

F= 40 gr x 9.81= 392.4 N F= 80 gr x 9.81= 784.8 N F= 120 gr x 9.81= 1177.2 N F= 160 gr x 9.81= 1569.6 N F= 200 gr x 9.81= 1962 N F=240 gr x 9.81= 2354.4 N F= 280 gr x 9.81= 2746.8 N F= 320 gr x 9.81= 3139.2 N F= 360 gr x 9.81= 3531.6 N F=400 gr x 9.81= 3924 N

Valores Aceptados y Errores Resorte Valor Aceptado resorte: 10.5 Error absoluto Resorte 1.- 1 2.- 0.5 3.- 1.5 Error relativo Resortes 1.- 10.2 10.5 +/- 10.2 2.-5.6 3.-13.08 Ligas Valor aceptado Ligas: 7.13 Error absoluto ligas 1.- 0.07 7.13 +/- 1.26 2.- 0.07 3.- 0.13 Error relativo ligas 1.- 0.98 2.- 0.98 3.- 1.82

Trozos de Ropa Valor aceptado trozos de ropa: 10.16

Error absoluto trozos de ropa 1.- 0.16 2.- 1.16 3.- 1.34 Error relativo trozos de ropa 1.- 1.57 2.- 11.41 3.- 13.18

Regresión lineal

Conclusiones Finalmente, después de haber realizado los estudios correspondientes en cada objeto se concluye que para llegar a su deformación hay que ayudarnos de una fuerza mayor al que el objeto resiste, es decir, que no sobrepase su límite de elasticidad, sin embargo, si aplicamos una fuerza menor el objeto volverá a su forma original gracias a la histéresis que este posee. Cuando un cuerpo rebasa sus límites de espasticidad este se tratara de un cuerpo plástico. Fue importante conocer algunos conceptos y leyes para llegar a nuestros resultados, y así se pudo comprender que existen diferentes variantes en cada uno de los tres cuerpos elásticos que empleamos en la experimentación, como lo fueron su estructura, el material del cual está hecho, su forma y el peso aplicado en cada una de ellas, para poder concluir que dependen de estas variantes para comprobar si pertenecen a un cuerpo elástico o plástico.

Dentro de la experimentación nos pudimos percatar que existen diferentes tipos de errores, siento estos sistemáticos y aleatorios, es por esto mismo que debemos ser precisos con las medidas, herramientas que usamos y aprendimos que es necesario comprobar esto para que nuestros resultados sean precisos y coincidan.

Bibliografía ● Academia Khan. (2016). ¿Qué es la ley de Hooke? Academia Khan. https://es.khanacademy.org/science/physics/work-and-energy/hookeslaw/a/what-is-hookes-law ● Perez Montiel, Hector. (2014) Física General. Capítulo 7, Elasticidad. Fisica General. 1ed. p.252-256. Patria. ● Prat, P. (2006). Pere Prat Ecuaciones Constitutivas ELASTICIDAD y PLASTICIDAD . https://portal.camins.upc.edu/materials_guia/250131/2012/ElasticitatPlasticitat.pdf ● (S/f). Edu.co. Recuperado el 12 de octubre de 2021, de https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/10012/libiaguitierrezdelo pez.1988.pdf? sequence=1&isAllowed=y&fbclid=IwAR3KzhfS6akuBDV6K4kSzSsEGOeDGnIdPLBnyLVkjbRsYQ2MeSEUb2fZtc ● Sanger, A. (2005). “LAS FUERZAS Y SU MEDICIÓN”: LEY DE HOOKE. ● Rayas, J. A., Rodríguez-Vera, R., & Martínez, A. (2003). Medición del módulo de Young en el hule látex usando ESPI. Revista mexicana de física, 49(6), 555-564....