Explicamos o que é elasticidade na física e como é a fórmula dessa propriedade. Além disso, exemplos e materiais elásticos.
O que é elasticidade em física?
Quando em física falamos de elasticidade, nos referimos à propriedade de certos materiais de se deformarem sob uma força externa que age sobre eles e depois recuperarem sua forma original quando essa força desaparece. Esses tipos de comportamento são conhecidos como deformações reversíveis o memória de forma.
Nem todos os materiais são elásticos e aqueles que quebram, fragmentam ou ficam deformados após a ação de forças externas simplesmente não são elásticos.
Os princípios da elasticidade são estudados pela mecânica dos sólidos deformáveisde acordo com a Teoria da Elasticidade, que explica como um sólido se deforma ou se move em resposta a forças externas que o afetam.
Assim, quando esses sólidos deformáveis recebem a referida força externa, eles se deformam e Eles acumulam em seu interior uma quantidade de energia potencial elástica e, portanto, também de energia interna.
A referida energia, uma vez removida a força deformante, será aquele que forçará o sólido a recuperar sua forma e é transformada em energia cinética, fazendo-a mover-se ou vibrar.
A magnitude da força externa e os coeficientes de elasticidade do objeto deformado serão aqueles que permitem calcular o tamanho da deformação, a magnitude da resposta elástica e a tensão acumulada no processo.
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Fórmula da elasticidade na física
Quando uma força é aplicada a um material elástico, ele se deforma ou se comprime. Para a mecânica, o importante é a quantidade de força aplicada por unidade de área, que chamaremos de esforço (p).
O grau de estiramento ou compressão da matéria será chamado de deformação (ϵ) e vamos calculá-lo dividindo o comprimento de movimento do sólido (ΔL) pelo seu comprimento inicial (L0), ou seja: ϵ = ΔL/L0.
Por outro lado, uma das principais leis que rege o fenômeno da elasticidade é o Lei de Hooke. Esta lei foi formulada no século XVII pelo físico Robert Hooke quando estudou uma mola e percebeu que a força necessária para comprimi-la era proporcional à variação de seu alongamento ao aplicar a referida força.
Esta lei é formulada da seguinte forma: F = ˗kx onde F é a força, x é o comprimento da compressão ou alongamento, e k é uma constante de proporcionalidade (constante de mola) expressa em Newtons sobre metros (N/m).
Finalmente, a energia potencial elástica associada à força elástica é representado pela fórmula: Ep(x) = ½ . kx2 .
Exemplos de elasticidade em física
A elasticidade dos materiais é uma propriedade que diariamente testamos. Alguns exemplos são:
- molas. As molas sob certos botões, ou que empurram o pão para cima na torradeira quando está pronto, funcionam com base na tensão elástica: são comprimidas e acumulam energia potencial, depois são liberadas e recuperam sua forma, jogando o pão para cima. torrado.
- Botões. Os botões do controle remoto da TV funcionam graças à elasticidade do material que os compõe, pois podem ser comprimidos sob a força de nossos dedos, acionando o circuito abaixo, e depois recuperam sua posição inicial (deixando de acionar o circuito imediatamente), pronto para ser pressionado novamente.
- Chiclete. A resina com que é feita a goma de mascar é extremamente elástica, ao ponto de podermos comprimi-la entre os dentes ou expandi-la enchendo-a de ar e fazendo uma bomba, esperando que mantenha a sua forma mais ou menos original.
- Pneus. De um avião, um carro, uma motocicleta, eles operam com base na elasticidade da borracha, que uma vez inflada com ar, pode resistir ao enorme peso do veículo completo e se deformar levemente, mas sem perder sua memória de forma, exercendo assim resistência e mantém o veículo suspenso.
materiais elásticos
Materiais elásticos, aqueles capaz de recuperar sua forma original após sofrer uma deformação parcial ou totalsão inúmeros: borracha, borracha, nylon, lycra, látex, goma de mascar, lã, silicone, espuma de borracha, grafeno, fibra de vidro, plástico, corda, entre outros.
Esses materiais são extremamente úteis na indústria de manufatura, pois a partir deles podem ser feitas inúmeras aplicações e objetos de uso prático.