Ductilidad y módulo de elasticidad I

El módulo de elasticidad (longitudinal), se puede definir como la medida de rigidez de un metal, o en otras palabras, como la razón del esfuerzo, dentro del límite proporcional, a una deformación correspondiente. También se le puede denominar como módulo de Young y se expresa con la siguiente ecuación:

Ductilidad y módulo de elasticidad

Los metales, que es nuestro estudio, tienen otras propiedades importantes, además de las anteriormente descritas, como: 

· Dureza.- Resistencia del metal a la penetración o la deformación. 

· Ductilidad.- Capacidad del metal para deformarse plásticamente sin fracturarse, medida por elongación o reducción de área en una prueba tensil. 

· Maleabilidad.- Característica de los metales que permite una deformación plástica en compresión sin rotura. Es preciso conocer todas estas propiedades antes de elegir metales para aplicaciones específicas.

Límite elástico y punto de cedencia V

Límite elástico y punto de cedencia IV

En el caso de un esfuerzo de tensión o de compresión, la deformación puede considerarse como un cambio en la longitud por unidad de longitud. Un esfuerzo cortante, por otra parte, puede alterar únicamente la forma de un cuerpo sin cambiar sus dimensiones. Generalmente el esfuerzo cortante se mide en términos de un desplazamiento angular. 

Teniendo como base los conceptos anteriores, podemos definir el límite elástico como el esfuerzo máximo que puede sufrir un cuerpo sin que la deformación sea permanente. Por ejemplo si a un cable de acero se le proporciona un esfuerzo mayor que su límite elástico, esto no significa que el cable se romperá en ese punto, sino únicamente que el cable de acero no recuperará su tamaño original. Asimismo, podemos decir que el punto de cedencia o fluencia es el valor que se alcanza de un esfuerzo, mayor del límite elástico, al cual el material continúa deformándose sin que haya incremento de la carga. 

El mayor esfuerzo al que se puede someter un cable de acero sin que se rompa, se le denomina límite de rotura. De acuerdo al experimento de R. Hooke y los conceptos estudiados de esfuerzo, deformación y límite elástica. La ley de Hooke establece: 

Siempre que no se exceda el límite elástico, una deformación elástica es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada por unidad de área (esfuerzo).

Límite elástico y punto de cedencia III

Donde:
F = Fuerza aplicada
s = alargamiento
K = Constante de proporcionalidad (varía de acuerdo con el tipo de material) En el experimento anterior (figura 6.1), podemos calcular la constante de proporcionalidad, que en éste caso se le denomina constante del resorte:

Lo anterior nos indica que por cada 2 kg de fuerza, el resorte sufre un alargamiento de 1 cm. La ley de Hooke no se limita al caso de los resortes en espiral; de hecho, se aplica a la deformación de todos los cuerpos elásticos. Para que la ley se pueda aplicar de un modo más general, es conveniente definir los términos esfuerzo y deformación. El esfuerzo se refiere a la causa de una deformación elástica, mientras que la deformación, se refiere a su efecto, en otras palabras, a la deformación en sí misma. 

En la figura 6.2 se muestran tres tipos comunes de esfuerzos y sus correspondientes deformaciones, a saber: · Esfuerzo de tensión.- Se presenta cuando las fuerzas iguales y opuestas se apartan entre sí. 

· Esfuerzo de compresión.- Las fuerzas son iguales y opuestas y se acercan entre sí. 

· Esfuerzo cortante.- Ocurre cuando las fuerzas iguales y opuestas no tienen la misma línea de acción. La eficacia de cualquier fuerza que produce un esfuerzo depende en gran medida del área sobre la que se distribuye la fuerza. Por tal razón se proporciona una definición más completa de esfuerzo y de formación: · Esfuerzo.- Es la razón de una fuerza aplicada entre el área sobre la que actúa (kg/cm2, lb/pg2, Nw/m2, etc.)

· Deformación.- Es el cambio relativo en las dimensiones o en la forma de un cuerpo, como resultado de la aplicación de un esfuerzo.

Límite elástico y punto de cedencia II

La ley de Hooke se representa en forma matemática como:

F = k s

Límite elástico y punto de cedencia I

Se define como cuerpo elástico, a aquel que recobra su tamaño y su forma original después de actuar sobre él una fuerza deformante. Es conveniente establecer relaciones de causa y efecto entre la deformación y las fuerzas deformantes para todos los cuerpos elásticos. 

Robert Hooke fue el primero en establecer esta relación por medio de la invención de un volante de resorte para reloj. En términos generales, Hooke descubrió que cuando una fuerza (F) actúa sobre un resorte produce en él un alargamiento (s) que es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza, este concepto lo representamos con la siguiente figura: