Guia d'Esforços i Propietats dels Materials

1. Les forces

• Força: acció capaç de modificar l'estat de repòs o de moviment d'un cos o produir-li deformacions.
• Unitat de força: newton (N).
• Aparell de mesura: dinamòmetre.
• Les forces es representen amb un vector (és una magnitud vectorial); és important saber el punt d'aplicació, la intensitat, el sentit i la direcció.

2. Propietats mecàniques dels materials

Ens descriuen el comportament dels materials davant els esforços (forces) que intenten estirar-lo, aixafar-lo, doblegar-lo, tallar-lo o trencar-lo amb un cop sec.

a) Resistència

És la capacitat que té un material per suportar forces sense trencar-se.

b) Tenacitat i fragilitat

• Tenacitat: és la capacitat que tenen alguns materials de suportar cops sense trencar-se. Ex: l'acer.
• Fragilitat: és la capacitat que tenen alguns materials de trencar-se fàcilment amb un cop. Ex: el vidre.

c) Elasticitat

És la capacitat que tenen alguns materials de recuperar la forma original després d'haver estat deformats per un esforç. Ex: una goma elàstica. Límit elàstic; deformació permanent.

d) Plasticitat

És la capacitat que tenen alguns materials de deixar-se deformar (donar formes diferents sense que es trenquin). Ex: la plastilina.

• Ductilitat: és la capacitat que tenen alguns materials de deixar-se estirar en fils molt prims. Ex: el coure.
• Mal·leabilitat: és la capacitat que tenen alguns materials de deixar-se transformar en làmines molt primes. Ex: or, alumini...

e) Duresa

És la capacitat que tenen alguns materials de no deixar-se ratllar. Un material dur és aquell que no es deixa ratllar fàcilment (Escala de Mohs). Ex: diamant. Un material tou és aquell que es deixa ratllar fàcilment. Ex: guix.

3. Esforços

Direm que un cos està sotmès a un esforç quan li apliquem una força. Si el cos suporta l'esforç sense trencar-se, direm que el cos és resistent a aquest tipus d'esforç.

a. Esforç de tracció

Forces que intenten estirar un material, volen allargar-lo. Ex: el cable d'una grua, ascensor. Que un cos sigui resistent a la tracció (sigui capaç de suportar esforços de tracció sense trencar-se) depèn de: el material i la secció. S'usa l'acer per a cables i el niló per a fils i cordes, ja que són molt resistents.

b. Esforç de compressió

Forces que intenten aixafar un material (dues forces que van en la mateixa direcció però amb sentit oposat). Ex: les potes d'una cadira, els pilars d'un edifici. Perquè un cos sigui resistent a la compressió cal que sigui rígid, ample i no molt llarg, ja que si no es vinclarà.

c. Esforç de flexió

Forces que intenten doblegar o corbar un material. Ex: la fusta d'un trampolí, les bigues, canya de pescar, una prestatgeria. Que un cos sigui resistent a la flexió (sigui capaç de suportar esforços de flexió sense trencar-se) depèn de: el material, la longitud i la secció.

d. Esforç de torsió

Forces que intenten retorçar (que giri) un material. Ex: en utilitzar un tornavís, eix d'un motor, volant d'un cotxe, el cigonyal d'un motor tèrmic. Un cos, com més ample i curt, és més resistent a la torsió.

e. Esforç al cisallament o al tall

Forces que intenten tallar el material. Ex: en tallar amb unes tisores, alicates, cisalla, en unions cargolades i reblades. La resistència d'un cos al cisallament depèn del material i de la seva secció. Un material molt resistent al cisallament és l'acer.