Cómo calcular el límite elástico

Cuando hablamos de elasticidad estamos refiriéndonos a la propiedad o capacidad que tiene un material de cambiar de forma y de regresar a su estado inicial cuando se somete a una fuerza externa. Se trata de una forma de resistencia que opone a dicha fuerza y en la medida que lo haga esto determinará su límite elástico.

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Esta tensión límite o límite de elasticidad sería entonces el punto hasta donde el material se deforma o lo que es lo mismo, el punto en que ambas fuerzas se igualan, la fuerza de deformación y la fuerza de resistencia.

En los casos cuando la fuerza de deformación es cero o casi cero se dice que el cuerpo es inelástico y su tensión límite es nulo.

Igual se dice que el material es inelástico cuando debido a la fuerza de resistencia que opone a la fuerza externa se deforma o se fractura ante la misma.

De acuerdo con el principio que involucra esta capacidad elástica si se aplica una pequeña fuerza de tracción sobre un material éste recuperara su longitud original una vez que es eliminada la fuerza.

Pero si se aumenta la carga progresivamente y se elimina después de cada aumento de tensión, se producirá una tensión tal que el material no recupera su longitud original después de eliminar la fuerza. En este punto, dicho material habrá sido sometido a una fuerza que sobrepasa su tensión límite.

En definitiva, esta tensión límite de un material se define como la fuerza máxima a la que se puede someter un material y que le permite recuperar su dimisión inicial una vez que se elimina la fuerza.

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El cálculo de este límite de la resistencia del material es especialmente importante en el caso del acero por cuanto este metal es utilizado en estructuras que deben estar continuamente sometidas a fuerzas ante las que deben presentar resistencia sin romperse ni deformarse. Por ejemplo, un puente.

Este límite de elasticidad hace referencia a un principio físico denominado Ley de Hooke, que señala que si la fuerza aplicada a un cuerpo no pasa de cierto límite, denominado límite de proporcionalidad, la deformación producida en alguna parte de este material es proporcional a dicha fuerza.

Con base a la ley de Hooke, La fractura de los materiales durante su uso suele asociarse con su baja resistencia a la tracción y con la existencia de imperfecciones en la zona donde se aplica la fuerza de tracción.

Por ejemplo, si un alambre esta tirado constantemente y en tensión, de repente se fractura. Sin embargo, si el material cumple la ley de Hooke, la fuerza elástica será proporcional a la deformación elástica.

Este cálculo del límite de la capacidad del material es también de importancia para estudiar la resistencia que presentan algunos materiales ante fuerzas de choque (por ejemplo, en la industria automotriz) así como cuando son expuestos a altas temperaturas que tienden a su deformación (por ejemplo, tendido eléctricos)

Esta tensión límite se puede medir con cualquier tipo de fuerza, aunque se obtienen distintos valores del límite según se trate de una fuerza de tensión comprensión o cizallamiento, y para ello es especialmente útil el módulo de Young del acero.

El módulo de Young del acero describe la inflexibilidad o rigidez relativa de un material, que se mide mediante un plano inclinado de la región elástica del grafico de resistencia-deformación.

En la práctica este módulo ayuda a determinar el límite elástico porque como constante independiente su valor dado para una tensión o comprensión se corresponderá con el valor máximo hasta donde llega el esfuerzo.

El cálculo se lleva a cabo a través de una experimentación donde se somete a un determinado material a ciertas cargas y se mide así su resistencia, resultando esto en un conjunto de gráficos que ayudarán a calcular el límite de elasticidad que presenta dicho material.

Tales procedimientos forman parte de la disciplina que estudia la resistencia de los materiales y cuyo propósito es ofrecer a los profesionales de la ingeniería la información sobre las capacidades de los materiales que generalmente emplean en sus diseños y obras.

Una función importantísima, sin duda, porque esto permite saber si un puente, por ejemplo, será capaz de soportar las cargas y acciones a las que continuamente estará sometido durante su vida útil, o si la cabina de un automóvil es capaz de resguardar la vida del conductor y sus acompañantes cuando se produce una colisión.

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