Física de Materiales y Dinámica: Propiedades Mecánicas, Esfuerzos, Ensayos de Dureza y Leyes de Newton

Propiedades Mecánicas de los Materiales

Las propiedades mecánicas fundamentales de los materiales incluyen:

• Elasticidad: Propiedad que tienen los materiales de deformarse, recuperando su forma original una vez eliminado el esfuerzo.
• Plasticidad: Propiedad que permite a los materiales ser moldeados cuando son golpeados con otros de mayor dureza sin romperse. El material conserva su nueva forma una vez desaparecido el esfuerzo.
• Resiliencia: Indica la cantidad de energía que absorbe un material al romperse bajo la acción de un impacto.
• Tenacidad:
• Ductilidad:
• Fragilidad:
• Resistencia a la Tensión:
• Dureza: Resistencia que ofrece un material a ser rayado por otro.
• Soldabilidad:
• Maleabilidad:
• Fatiga:
• Acritud:

Principales Esfuerzos Mecánicos

Los principales tipos de esfuerzos a los que se someten los materiales son:

• Esfuerzo de Tracción: Esfuerzo al que se somete un material cuando se aplican sobre él dos fuerzas en una misma línea pero actúan en sentido contrario la una de la otra, tirando del material. Estas fuerzas provocan alargamiento.
• Esfuerzo de Torsión: Es un esfuerzo producido por retorcer o girar un material sobre sí mismo, ejerciéndose en sus dos pares de giro en sentido contrario. (Ejemplo: Cuando vuelca un coche).
• Esfuerzo de Flexión: Es producido en el material al aplicar una fuerza centrada entre dos apoyos. (Ejemplo: Coche con peso en el techo).
• Esfuerzo de Cizallamiento: Es producido en el material al aplicar dos fuerzas en la misma dirección y sentido contrario, desplazadas una pequeña distancia. (Ejemplo: Subir bruscamente un bordillo).

Ensayos de Dureza por Penetración

Los métodos más comunes para medir la dureza por penetración incluyen:

• Método Brinell: Se aplica sobre la superficie plana de un metal un penetrador de acero de diámetro D (entre 1-10 mm) y bajo una presión P (aproximadamente 15 s) que penetra en el metal y, una vez retirada, deja una huella, cuyo diámetro Dh, depende de la mayor o menor presión ejercida y de la resistencia a la penetración (dureza).
• Método Vickers: En este ensayo el penetrador es un diamante tallado en forma de pirámide de base cuadrada con un ángulo de 136º entre dos caras opuestas. Se utiliza cuando la dureza del material es superior a 500 HB.
• Método Rockwell: Mide la profundidad de la huella permanente producida al actuar una carga sobre un penetrador de diamante de forma cónica (para materiales duros) o de forma esférica (para materiales blandos).

Relación entre Fuerzas y Movimientos: Las Tres Leyes de Newton

Las leyes fundamentales que describen la relación entre fuerzas y movimientos son:

• Primera Ley o Principio de Inercia: Todo cuerpo seguirá en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo se equilibran entre ellas o bien si no existe ninguna fuerza actuando sobre él.
• Segunda Ley o Principio de Aceleración: La aceleración que experimenta un cuerpo es proporcional a la fuerza que la produce, es decir, a mayor fuerza ejercida, mayor es la aceleración que se da en el cuerpo.
• Tercera Ley o Principio de Acción-Reacción: Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, este reacciona con otra fuerza igual en magnitud y dirección a la primera, pero de sentido opuesto.