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VER: https://www.youtube.com/watch?v=CMuBpazobwE MIRAME

ver: me quede en plastic deformation de https://www.youtube.com/watch?v=iOG1dKS8KfA&list=PLNyFAB_Relapn1pgXLAIKk0vgtUMRdBUA&index=3

Contenido

  • Introduccion
    • Propiedades de los materiales
      • Quimicas WIP
      • Fisicas WIP
    • Clasificacion de los materiales
      • Materiales metalicos
        • Ferrosos
        • No-Ferrosos
      • Materiales no-metalicos
        • Organicos
        • Inorganicos
  • Propiedades Mecanicas de los materiales
    • Tipos de fuerzas
    • Stress y Strain
      • Stress
      • Strain
    • Resistencia a la tension
    • Elasticidad
      • Modulo elastico de Young
    • Plasticidad
      • Tenacidad
      • Maleabilidad, Ductibilidad y Fragilidad
      • Dureza
    • Periodos elasticos, plasticos y ruptura
  • Propiedades Electromagneticas de los materiales

Introduccion

Propiedades de los materiales

quimicas

Los materiales tienen muchas propiedade quimicas, algunos ejemplos son:

  • Corrosividad
  • Poder calorifico
  • Acidez
  • Radioactividad
  • Densidad ($Masa/Volumen$)
  • Punto de fusion (en CNPT)
  • Punto de ebullicion (en CNPT)

Fisicas

  • Mecanicas
  • Opticas
  • Magneticas
  • Electricas

Clasificacion de los materiales

Materiales metalicos

La siguiente clasificacion es bastante general y no es siempre correcta.

  • Ferrosos: Hechos principalmente con Hierro, resistentes a la tension y posen dureza, con puntos de Fusion entre los $1360 Cº$ y $1425 Cº$, en general presentan problemas de corrosion.

    • Algunos ejemplos:
      • Aceros
      • Hierro maleable
      • Fundicion de hierro
        • Gris
        • Blanco

  • No Ferrosos: En generalmente tienen menor resistencia a la tension y dureza que los materiales ferrosos. mayor resistencia a la corrosion. Mayor costo.

    • Algunos ejemplos:
      • Aluminio
      • Cobre
      • Magnesio
      • Niquel
      • Plomo
      • Titanio
      • Zinc

Materiales no-metalicos

  • Materiales organicos Aquellos que contienen celulas animales o vegetales, muchas veces se disuelven en compuestos organicos como el alcohol, no suelen disolverse en agua y no tienen capacidad de soportar temperaturas

    • Algunos ejemplos:
      • Plastico
      • Madera
      • Derivados del petroleo
      • Caucho
      • Papel
      • Cuero

  • Materiales inorganicos Aquellos que no son organicos, en general se disuelven en agua y soportan mas el calor.

    • Algunos ejemplos:
      • Minerales
      • Cemento
      • Ceramica
      • Arena
      • Vidrio
      • Grafito

Propiedades Mecanicas de los materiales

Tipos de fuerzas

Se trata de un conjunto de propiedades fisicas de los materiales que indican como reacciona el material al ser sometido a diferentes fuerzas mecanicas tales como:

Stress y Strain

Son dos unidades que vamos a usar para medir las propiedades mecanicas de los materiales.

Stress

Es similar a la presion para los fluidos, pero se usa para materiales solidos. Utiliza la misma unidad de presion, llamada Pascal Es la fuerza sobre el area y se simboliza con $\large\sigma$

$\LARGE\boxed{\sigma= \frac{Fuerza}{Area}= \frac{F}{A}}$

Notese que: Si aplicas una misma fuerza sobre un area menor (ej martillar un clavo) el stress sobre el material es mucho mayor que al aplicar la misma fuerza sobre un area mayor (golpear la madra con el martillo directamente)

Strain

Describe el ratio de deformacion del material sobre el largo original al ser deformado por una fuerza $F$. se simboliza con $\large\varepsilon$.

Mide la cantidad de deformacion de un material

$\LARGE\boxed{\varepsilon = \frac{\Delta \quad largo}{largo \quad orignal} = \frac{\Delta L}{L_0}}$ EJ: Como resultado de $F$, el material se elongó 10CM y media originalmente 50CM entonces el strain es de $\frac{10}{50}= \frac{1}{5}$. es decir que el material se elonga un quinto de su largo original como respuesta a alguna fuerza.

Resistencia a la tension

Es la oposicion que ofrece un material a fuerzas que intentan deformarlo.

Se puede medir como $\frac{\text{Peso maximo } Kg}{\text{seccion de material }mm^2}$

Elasticidad

La capacidad de un material de recurperar su forma inicial luego de desaparecida la fuerza deformante, existe un umbral de elasticidad, luego del cual las deformaciones se tornan plasticas.

En un grafico de stress/strain podemos identificar el periodo elastico como el primero que aparece, ademas podemos identificarlo por ser una linea recta o casi una linea recta debido a que siguen la ley de hooke. El punto en el que el material deja de comportarse elasticamente se denomina yield point

Los materiales elasticos generan una fuerza intentando volver a su forma original, para ello cumplen la ley de hooke.

$\large F=kX$

Donde: $F$ es la fuerza que recibe (y ejerce) el material durante la deformacion elastica $k$ es una constante propia de cada material $X$ es la distancia de la deformacion en metros.

Esta ley afecta al modulo de young: Como concecuencia el modulo sera una constante mientras el material se comporte elasticamente! $E=\frac{F/A}{\Delta L/L_0}$ Reorganizo $E$ $E=\frac{F}{A}\frac{L_0}{\Delta L}$ Reemplazo $F$ con Hookes law $E=\frac{k\Delta L}{A}\frac{L_0}{\Delta L}$ Simplifico $E=\frac{k \not\Delta \not L}{A}*\frac{L_0}{\not \Delta \not L}$ $E=\frac{k }{A}*L_0\text{ el ratio es constante para todo el material}$

Modulo elastico de Young

Es una constante que Indica la resistencia de una substancia a ser deformado elasticamente cuando se aplica estress sobre la misma. Es decir,indica la flexibilidad o rigidez del material.

El modulo elastico de young es el stress necesario para generar cada unidad de strain, como se usa durante la deformacion elastica, y esta sigue la ley de hooke (que es lineal), el stress por unidad de strain es una constante y representa el sope de la pare elastica del grafico de stress-strain, que es una recta

Un material mas rigido, es decir, aquel que se deforma menos ante un cierto estress, tendra un mayor modulo de Young. Uno flexible, es decir, aquel que se deforma mas al ser aplicado cierto stress, tendra menor modulo de Young.

Se describe de esta manera:

$\LARGE E = \frac{\text{"Fuerza deformadora"}}{\text{"deformacion"}} = \frac{\text{stress} }{\text{strain}}$

Sabiendo que: $\LARGE\frac{\text{stress} }{\text{strain}}=\frac{F/A}{\Delta L/L_0}$

Notese: que si un material es muy rigido, se dice que es Fuerte, es decir que no se dobla facilmente.

Plasticidad

Es la capacidad de un material de deformarse de forma permanente e irreversible al sufrir un estres.

En general la plasticidad sucede despues de un periodo de elasticidad.

Es importante notar que cuando se deja de realizar un stress sobre un material, la deformacion plastica queda, pero la deformacion elastica vuelve a su lugar, es decir, al remover la fuerza deformadora el material deshace la parte de su deformacion total que corresponde al periodo elastico

Tenacidad

Tenacidad: La resistencia de un material a romperse tras sufiri deformaciones plasticas considerables. EJ: alambre

Mas propiamente definido, la tenacidad es la cantidad de energia que puede ser absorbida por unidad de volumen antes de llegar a la ruptura, y es entonces la suma de rienmann del grafico de stress/strain

Maleabilidad, Ductibilidad y Fragilidad

Maleabilidad: Es la capacidad de sufrirdeformaciones plasticas cuando se aplica un estres compresivo, los materiales Maleables pueden ser deformados para hacer chapas o laminas

Ductibilidad: Es la capacidad de sufirir deformaciones plasticas cuando se aplica estress de traccion, los materiales ductiles pueden ser deformados para hacer alambres

Fragilidad: Es la propiedad de los materiales a fracturarse ante una minima o nula deformacion plastica. Por ejemplo el vidrio o la tiza. Un material fragil es lo opuesto a maleable y ductil

Un material ductil se deforma mucho antes de llegar al punto de reputra, el material fragil casi no se deforma, podemos ver evidencia de esto al comparar las fraturas de ambos materiales.

Dureza

Es la capacidad de un material de no ser deformado plasticamente de forma local por una fuerza punzante

Periodos elasticos, plasticos y ruptura

Los materiales en general tienen un periodo de elasticidad, seguido por un periodo plastico, seguido de la ruptura.

Notese en el grafico de stress/strain que:

  • El periodo elastico siempre es una recta, ya que obedece la ley de hooke
  • El periodo plastico sigue siempre al periodo elastico
  • La ruptura llega despues de que el material comienza a hacerse mas fino como concecuencia de la plasticidad, esto se llama Estriccion
  • El Modulo de young es la pendiente del periodo elastico

Diferentes materiales tienen diferente comportamiento:

  • Un material Fragil no tiene casi periodo Plastico y un pequeño periodo elastico
  • Un material Fuerte puede tener cierta elasticidad, pero puede no ser plastico (no es tenaz)
  • Un material Ductil suele ser bastante elastico y tiene bastante deformacion plastica
  • Un material muy plastico puede tener muy poca deformacion elastica y mucha deformacion plastica antes de romperse (muy tenaz, poco fragil, poco duro)

Algunos ejemplos reales: