Elasticità
Come è definita l'elasticità di un materiale?
Vuoi sapere com'è definita l'elasticità di un materiale?
Vuoi sapere quando un materiale è elastico?
Se si continua con la lettura dell'articolo. In questa pagina del sito vedremo infatti come è definita l'elasticità e quando un solido può essere definito elastico.
Un solido si dice "elastico" quando il materiale che lo costituisce presenta una diretta proporzionalità tra sforzi applicati e deformazione: da ciò ne consegue - che un solido elastico - al quale sia stata impressa una deformazione da un qualunque sistema di forze, riprende la forma iniziale indeformata non appena il sistema di forze viene a cessare.
Una molla d'acciaio, ad esempio, purché non venga sollecitata oltre determinati limiti, può considerarsi con ottima approssimazione come un solido elastico.
Elasticità e modulo di Young
La costante che definisce le proprietà elastiche di un corpo omogeneo e isotropo è il modulo di Young.
Supponiamo di sottoporre a trazione un barra - a sezione cilindrica - di un determinato materiale (ad esempio acciaio).
Il cilindro, sottoposto a sollecitazione, subisce una deformazione che, per piccoli carichi di lavoro, è di tipo elastica: in altre parole, al cessare della sollecitazione, la deformazione regredisce.
Prova di trazione.
Definiamo come "sforzo nominale o carico nominale" (simbolo: σ) il rapporto tra la forza di trazione F (applicata perpendicolarmente alla sezione del provino) e la sezione A del provino:
σ = F / A
Lo sforzo nominale σ ha le dimensioni del pascal, ovvero N/m2.
Definiamo come "allungamento nominale o allungamento unitario" (simbolo: ε) il rapporto tra l'allungamento specifico (l - l0) e la lunghezza a riposo in assenza di carico:
ε = (l - l0) / l0
in cui:
- l0 è la lunghezza iniziale del provino a riposo;
- l è la lunghezza misurata in corrispondenza dello sforzo nominale σ.
Essendo un rapporto tra due lunghezze ε è una grandezza adimensionale.
In caso di deformazione elastica lo sforzo applicato è direttamente proporzionale all'allungamento secondo la legge di Hooke:
σ = E ∙ ε
La costante di proporzionalità E è chiamata modulo di Young e ha le dimensione di una pressione; nel Sistema Internazionale si misura pertanto in pascal (risulta in realtà più comodo usare il gigapascal, GPa).
I risultati della prova di trazione possono essere rappresentati in un diagramma che riporta sull'asse delle ascisse il carico nominale e sull'asse delle ordinate l'allungamento unitario.
Il primo tratto della curva, relativa alla deformazione elastica, è rettilineo, il che conferma che l'allungamento unitario è direttamente proporzionale al carico nominale secondo la legge di Hooke vista poc'anzi.
La pendenza del primo tratto rettilineo del grafico corrisponde al valore del Modulo di Young.
Diagramma sforzo/allungamento: la pendenza del primo tratto rettilineo del grafico corrisponde al valore del Modulo di Young. IL tratto OA è il tratto corrispondente a un comportamento elastico-lineare del materiale.
L'opposto dell'elasticità è l'anelasticità.
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