Forces i propietats mecàniques dels materials

Què és una força?

Una força és una acció capaç de produir o modificar l’estat de repòs o de moviment d’un cos o de produir-hi deformacions. La unitat de força, en el sistema internacional de mesura, és el newton (N).

Segons com actuïn les forces, els efectes que provoquen poden ser molt diferents. Per exemple, no és el mateix aplicar una força a una taula per sobre que per sota o pel costat.

Per mesurar les forces es fan servir uns aparells anomenats dinamòmetres, que consisteixen essencialment en una molla deformable.

Propietats mecàniques dels materials

Les propietats mecàniques són les que determinen el comportament dels materials quan hi actuen una o més forces. N'hi ha de cinc tipus:

• La resistència: és la capacitat que té un material de resistir forces sense deformar-se excessivament ni trencar-se.
• Tenacitat o fragilitat: és la propietat que tenen alguns materials de suportar forces i cops sense trencar-se.
• Elasticitat: és la propietat que tenen els materials de recuperar la seva forma original després d’haver estat deformats per un esforç.
• Plasticitat: és la capacitat que tenen alguns materials sòlids d’adquirir deformacions permanents sense arribar a trencar-se. Aquesta propietat té dues variants:
  • Ductilitat: propietat d’alguns materials de deformar-se permanentment en forma de fil prim sense trencar-se.
  • Mal·leabilitat: propietat d’alguns materials de deformar-se permanentment en forma de làmina molt fina sense arribar a trencar-se.
• Duresa: propietat que indica l'oposició que ofereix un material a ser ratllat o penetrat.

Els esforços en els cossos

Quan apliquem una força a un cos, diem que aquest cos està sotmès a un esforç. Un esforç depèn de tres factors:

• De les dimensions.
• De la forma.
• Del tipus d’esforç.

Hi ha cinc tipus d’esforços:

• Tracció: es produeix quan dues forces oposades actuen sobre un cos i tendeixen a estirar-lo o allargar-lo.
• Compressió: es produeix quan les forces que actuen sobre un objecte van en la mateixa direcció però són oposades; en aquest cas, tendeixen a aixafar-lo o a escurçar-lo. També, si abans d'aixafar-se es doblega, es produeix un vinclament.
• Flexió: és quan dues forces o les càrregues que actuen sobre una peça s’apliquen contra el seu eix longitudinal i tendeixen a corbar-la.
• Torsió: és l’efecte de l’acció de les forces que fan que un cos giri o es torci.
• Cisallament: és quan les forces que afecten algun cos aconsegueixen tallar-lo.