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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

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

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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