Tippens Fisica 7e Diapositivas 13 1

Capítulo 13 - Elasticidad
Presentación PowerPoint de
Paul E. Tippens, Profesor de Física
Southern Polytechnic State
University
© 2007

Capítulo 13. Elasticidad

Photo © Vol. 10
PhotoDisk/Getty

El salto BUNGEE
utiliza una larga
cuerda elástica que
se estira hasta que
llega a una longitud
máxima que es
proporcional al peso
del saltador. La
elasticidad de la
cuerda determina la
amplitud de lasvibraciones
resultantes. Si se
excede el límite
elástico de la

Objetivos: Después de
completar este módulo,
deberá:

• Demostrar su comprensión de elasticidad,
límite elástico, esfuerzo, deformación y
resistencia a la rotura.
• Escribir y aplicar fórmulas para calcular
módulo de Young, módulo de corte y
módulo volumétrico.
• Resolver problemas que involucren cada
uno de los parámetros en losobjetivos
anteriores.

Propiedades elásticas de la
materia
Un
Un cuerpo
cuerpo elástico
elástico es
es aquel
aquel que
que regresa
regresa aa su
su
forma
forma original
original después
después de
de una
una deformación.
deformación.

Bola de
golf

Banda de
goma

Balón de
soccer

Propiedades elásticas de la
materia

Un
Un cuerpo
cuerpo inelástico
inelástico es
es aquel
aquel que
que no
no regresaregresa aa su
su
forma
forma original
original después
después de
de una
una deformación.
deformación.

Masa o pan

Barro

Bola inelástica

¿Elástico o inelástico?

Una colisión elástica
no pierde energía. La
deformación en la
colisión se restaura
por completo.

En una colisión
inelástica se pierde
energía y la
deformación puede
ser permanente. (Clic

Un resorte elástico
Un resorte es un ejemplo deun cuerpo elástico
que se puede deformar al estirarse.

x

F

Una
Unafuerza
fuerzarestauradora,
restauradora,
F,
F, actúa
actúaen
enla
ladirección
dirección
opuesta
opuestaal
aldesplazamiento
desplazamiento
del
delcuerpo
cuerpoen
enoscilación.
oscilación.

FF == -kx
-kx

Ley de Hooke
Cuando un resorte se estira, hay una fuerza
restauradora que es proporcional al
desplazamiento.

FF =
= -kx
-kx
xm

F

La constante de
resorte k es una
propiedad del
resorte dada por:

FF
kk 

xx

La
La constante
constante de
de resorte
resorte kk es
es una
una
medida
medida de
de la
la elasticidad
elasticidad del
del resorte.
resorte.

Esfuerzo y deformación
Esfuerzo se refiere a la causa de una deformación, y
deformación se refiere al efecto de la deformación.
La fuerza descendente F
causa eldesplazamiento x.
x

F

Por tanto, el esfuerzo es la
fuerza; la deformación es la
elongación.

Tipos de
esfuerzo
Un esfuerzo de tensión ocurre

F

cuando fuerzas iguales y
opuestas se dirigen alejándose
mutuamente.
Un esfuerzo de compresión
ocurre cuando fuerzas
iguales y opuestas se dirigen
una hacia la otra.

W
Tensión

W
F
Compresión

Resumen de definiciones
Esfuerzo es la razón de una fuerzaaplicada F
al área A sobre la que actúa:
Esfuerzo 

F
A

N
Unidades : Pa  2
m

lb
o
in 2

Deformación es el cambio relativo en las dimensiones o
forma de un cuerpo como resultado de un esfuerzo aplicado:

Ejemplos:
Ejemplos: Cambio
Cambio en
en longitud
longitud por
por unidad
unidad de
de
longitud;
longitud; cambio
cambio en
en volumen
volumen por
por unidad
unidadde
de
volumen.
volumen.

Esfuerzoy deformación
longitudinales
L

A
A


L

F
Esfuerzo 
A

F

Para alambres, varillas y
barras, existe un esfuerzo
longitudinal F/A que
produce un cambio en
longitud por unidad de
longitud. En tales casos:

Deformación 

 L
L

Ejemplo 1. Un alambre de acero de
10 m de largo y 2 mm de diámetro se
une al techo y a su extremo se une
un peso de 200Primero
N. ¿Cuál
es el
encuentre el área delesfuerzo aplicado?
alambre:
2
2
 D  (0.002 m)
L
A

A
F
4
4
A


L

A = 3.14 x 10-6 m2

F
200 N
Esfuerzo  
A 3.14 x 10  6 m 2

Esfuerzo
6.37 x 107 Pa

Ejemplo 1 (Cont.) Un alambre de
acero de 10 m se estira 3.08 mm
debido a la carga de 200 N. ¿Cuál
es la deformación longitudinal?
Dado: L = 10 m; L = 3.08 mm
L

L

L 0.00308 m
Deformación 

L
10 m
Deformación longitudinal
3.08 x 10-4

El...