Curva elástica plástica

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  1. Elasticidad y plasticidadLos materiales que sufren deformaciones por compresión o por tracción proporcionales a las cargas que las producen se denominan: cuerpos o materiales elásticos. La elasticidad es la capacidad de un cuerpo de retornar a sus dimensiones originales una vez que cesa la carga que origina una deformación. En un comportamiento puramente elástico el cuerpo debería recuperar la forma o longitud inicial de forma inmediata una vez que cesa la carga (materiales sintéticos); sin embargo, cada tipo de material tiene un grado de elasticidad determinado el tiempo en recuperar las dimensiones originales. El módulo de elasticidad es la proporción de carga necesaria para generar un tipo de esfuerzo determinado para vencer cada tipo de carga, que permitirá que el objeto o material retorne a su posición inicial una vez que cesa esa carga.En los materiales deportivos se busca una elasticidad idónea con el tipo de actividad que se va a desarrollar. Normalmente, se buscan grandes deformaciones del material con el objetivo de absorber energía cinética; sin embargo, dependiendo de si se trata de materiales sintéticos o biológicos, la deformación conseguida será muy diferente. En el caso de los sintéticos, suelen ser elásticos para soportar esfuerzos pequeños; mientras que en el caso de los materiales elásticos de tipo biológico, como los tendones, tienen un mayor rango de comportamiento lineal carga-esfuerzo. En el diseño de los materiales deportivos interesa seleccionar un módulo de elasticidad apropiado para cada tipo de actividad. Por ejemplo, un elástico para trabajar la potencia en carrera debería ofrecer mayor resistencia al estiramiento y recuperar antes las dimensiones originales que uno destinado a desarrollar la velocidad supramáxima, el cual debe estirarse sin tanta resistencia y retornar a sus dimensiones iniciales de forma más progresiva. Asimismo la cuerda de un escalador no podría ser excesivamente elástica puesto que no sería segura ante una caída por un excesivo estiramiento y le lanzaría hacia arriba de forma descontrolada. 

Otro aspecto importante relacionado con la elasticidad es el punto de máximo esfuerzo por tracción. Cuando las cargas son excesivas se puede superar el límite elástico por tracción. Cuando las cargas son excesivas se puede superar el límite elástico del material e incluso llegar al punto de máximo esfuerzo por tracción. Llegado este punto, una nueva carga llevaría al punto de fractura, la máxima fuerza de tracción dividida por el área transversal original del material. En función de la proximidad del punto de máximo esfuerzo de tracción y del punto de fractura podemos hablar de las propiedades de ductilidad (límite lásctico muy distanciado del punto de fractura) y fragilidad (límite elástico muy próximo al punto de fractura).

La plasticidad es la imposibilidad de un material de retomar a su posición, longitud o dimensiones iniciales, de manera que las deformaciones se convierten en permanentes a pesar de que haya cesado la carga. Se dice entonces que el material ha entrado en la zona de deformación plástica, lo que representa una pérdida de la energía elástica (curva de histéresis); se denominan entonces «cuerpos plásticos». La energía perdida es proporcional al área sombreada bajo la curva de carga-esfuerzo y es igual a la equivalente del área bajo la curva flexión-extensión. Esta área bajo la curva fuerza-extensión, para cualquier tipo de esfuerzo, mide la energía de esfuerzo. En los materiales deportivos parte de esa energía de esfuerzo es recuperada en forma de energía elástica que se puede aprovechar (por ejemplo, un trampolín de gimnasia o una cama elástica); sin embargo, gran parte de esa energía se pierde como energía plástica. Esta pérdida en forma de energía plástica, lejos de ser una desventaja, en algunos casos permite amortiguar las fuerzas de impacto y absorber vibraciones causadas por las mismas (estructuras tendinosas).La curva de histéresis muestra el comportamiento plástico y elástico que sufre un material ante cualquier tipo de carga mecánica. Se diferencia lazona elástica, donde el musculo posee energía elástica, que gracias a ella tiene la capacidad de ser elástico. Una carga excesiva puede superar el límite elástico e incluso llegar al punto de máximo esfuerzo por tracción. Una nueva carga en este punto producirá una fractura. La otra zonala plástica, la cual es una curva porque tiende a producirse micro roturas que deforman el material hasta el punto de rotura. En esta regíón, el material pierde toda la energía elástica que poseía y es por eso que el material pierde dicha cualidad. Lenergía perdida es proporcional al área sombreada bajo la curva de carga esfuerzo y es igual a la equivalente del área bajo la curva de fuerza-extensión. Por consiguiente, cuando el material es sometido a una presión éste tiende a romperse (punto de rotura). 

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