solidos

PROPIEDADES DE LOS
SÓLIDOS
CURSO DE FÍSICA II

CONTENIDO
1. Estados de la materia
2. Propiedades elásticas de los sólidos
3. Módulo de Young: elasticidad en la
longitud
4. Módulo de corte: elasticidad de la forma
5. Módulo volumétrico: elasticidad de
volumen
6. Resistencia de materiales

Estados de la materia
Comportamiento cualitativo de la
fuerza entre un par de moléculas, como
función de ladistancia r entre ellas.
Cerca de r = r0, punto en el que la
fuerza se asemeja a la de un resorte, es
de restauración. Para r < r0, la fuerza es
fuertemente repulsiva, para r > r0 es de
atracción.

F>0, repulsiva

F<0, atractiva

r
gas
r
líquido
r
sólido

Cuando las moléculas están lo suficientemente alejadas,
prácticamente no interaccionan, y se comportan como un
gas.
Si las moléculas seencuentran lo suficientemente cercanas
entre sí, de modo que las fuerzas debidas a moléculas
vecinas son importantes se comportan como un sólido.
En los líquidos, las moléculas están cercanas entre sí, y las
fuerzas intermoleculares son fuertes, pero no originan una
estructura de red organizada.
La materia que se encuentra disociada en iones positivos y
electrones negativos se llama plasma.

Los sólidosson agregados de átomos o moléculas, para los
cuales las fuerzas interatómicas causan un agrupamiento
organizado y tridimensional de átomos. llamado estructura de
red.
A las estructuras posibles de red se les llama cristales.
La celda es la menor subunidad de un cristal.

Tipos de sólidos
Sólidos cristalinos – sus átomos se estructuran en una red
cristalina.

Sólidos amorfos o vidriosos – susátomos no se ordenan en
una estructura ordenada.

Ejemplo
La densidad del agua líquida a 100°C y 1 atm de presión es
958.4 kg/m3, mientras que el vapor de agua en las mismas
condiciones es 0.598 kg/m3. ¿Cuál es la relación del
espaciamiento promedio intermolecular en el agua en estado
líquido y el agua en estado gaseoso?

Ejemplo
Júpiter tiene un radio de R = 7.14 x 104 km, y la aceleración
debidaa la gravedad en su superficie es de gj = 22.9 m/s2. Use
estos datos para calcular la densidad promedio de Júpiter.
La fuerza sobre un cuerpo en la superficie es:
Despejando M
La densidad es

gr 2
M
G

mg G

mM
r2

gr 2
M
3g
d  G3 
= 1,145 kg/m3
4 r
V
4 rG
3

Tarea
Calcule la densidad del Sol si su radio es de R = 6.96 x 108 m y
g = 274 m/s2. Calcule la densidad de la Tierra, R = 6,374 kmy
g = 9.8 m/s2.

Propiedades elásticas de los
sólidos
El esfuerzo es una cantidad proporcional a la fuerza que
produce una deformación.
La deformación es una medida del grado de deformación.
El esfuerzo es proporcional a la deformación; la constante
de proporcionalidad depende del material que se está
deformando y de la naturaleza de la deformación.
Llamaremos a esta constante de proporcionalidadmódulo
elástico.

esfuerzo
Módulo elástico 
deformación
•Módulo de Young. Mide la resistencia de un sólido a un
cambio en su longitud.
•Módulo de corte. Mide la resistencia al movimiento de los
planos de un sólido a deslizar uno sobre otro.
•Módulo volumétrico. Mide la resistencia que sólidos o
líquidos presentan a los cambios en su volumen.

Módulo de Young: elasticidad en
la longitudDefinimos el módulo de Young:
Y

esfuerzo de tensión
F A

deformación de tensión L L0

Una barra larga sujetada en un extremo se alarga en una
cantidad L bajo la acción de una fuerza F.

Tabla 1. Valores comunes para módulos elásticos
Sustancia

Módulo de
Young (N/m2)

Módulo de corte
(N/m2)

Aluminio

7.0 x 1010

2.5 x 1010

Módulo
volumétrico
(N/m2)
7.0 x 1010

Latón

9.1 x 1010

3.5 x 1010

6.1 x1010

Cobre

11 x 1010

4.2 x 1010

14 x 1010

Acero

20 x 1010

8.4 x 1010

16 x 1010

Tungsteno

35 x 1010

14 x 1010

20 x 1010

Vidrio

6.5 – 7.8 x 1010

2.6 – 3.2 x 1010

5.0 – 5.5 x 1010

Cuarzo

5.6 x 1010

2.6 x 1010

2.7 x 1010

Agua

 

 

0.21 x 1010

Mercurio

 

 

2.8 x 1010

El límite elástico de una sustancia se define como el máximo
esfuerzo que puede aplicarse antes de que...