Elasticidad en Física

Te explicamos qué es la elasticidad en física y cómo es la fórmula de esta propiedad. Además, ejemplos y los materiales elásticos.

¿Qué es la elasticidad en física?

Cuando en física hablamos de elasticidad, nos referimos a la propiedad de ciertos materiales de ser deformados bajo una fuerza externa que actúa sobre ellos y luego recuperar su forma original cuando dicha fuerza desaparece. A estos tipos de conductas se las conoce como deformaciones reversibles o memoria de forma.

No todos los materiales son elásticos y aquellos que se rompen, se fragmentan o permanecen deformados luego de la acción de la fuerza externa simplemente no son elásticos en absoluto.

Los principios de la elasticidad son estudiados por la mecánica de sólidos deformables, según la Teoría de la Elasticidad, que explica cómo un sólido se deforma o se mueve como respuesta a fuerzas exteriores que inciden sobre él.

Así, cuando estos sólidos deformables reciben dicha fuerza exterior, se deforman y acumulan en su interior una cantidad de energía potencial elástica y, por lo tanto, también de energía interna.

Dicha energía, una vez retirada la fuerza deformante, será la que obligue al sólido a recuperar su forma y se transforme en energía cinética, haciéndolo moverse o vibrar.

La magnitud de la fuerza externa y los coeficientes de elasticidad del objeto deformado serán los que permitan calcular el tamaño de la deformación, la magnitud de la respuesta elástica y la tensión acumulada en el proceso.

Ver además: Inercia

Fórmula de la elasticidad en física

Cuando se aplica una fuerza sobre un material elástico, éste se deforma o comprime. Para la mecánica, lo importante del hecho es la cantidad de fuerza aplicada por unidad de área, a la que llamaremos esfuerzo (σ).

Al grado de estiramiento o compresión de la materia lo llamaremos deformación (ϵ) y lo calcularemos dividiendo la longitud de movimiento del sólido (ΔL) por su longitud inicial (L0), es decir: ϵ = ΔL/L​0.

Por otro lado, una de las principales leyes que rige el fenómeno de la elasticidad es la Ley de Hooke. Esta ley la formuló en el siglo XVII el físico Robert Hooke al estudiar un resorte y darse cuenta de que la fuerza necesaria para comprimirlo era proporcional a la variación de su elongación al aplicar dicha fuerza.

Esta ley se formula así: F = ˗k.x  donde F es la fuerza, x la longitud de la comprensión o alargamiento, y k una constante de proporcionalidad (constante de resorte) expresada en Newtons sobre metros (N/m).

Finalmente, la energía potencial elástica asociada a la fuerza elástica se representa mediante la fórmula: Ep(x) = ½ . k.x² .

Ejemplos de elasticidad en física

La elasticidad de los materiales es una propiedad que ponemos a prueba cotidianamente. Algunos ejemplos son:

• Resortes. Los resortes que hay debajo de ciertos botones, o que empujan el pan de la tostadora hacia arriba cuando está listo, operan en base a la tensión elástica: son comprimidos y acumulan energía potencial, luego son liberados y recuperan su forma arrojando hacia arriba el pan tostado.
• Botones. Los botones del control remoto del televisor operan gracias a la elasticidad del material que los compone, ya que pueden comprimirse bajo la fuerza de nuestros dedos, accionando el circuito que hay debajo, y luego recuperar su posición inicial (dejando de activar el circuito de inmediato), listos para volver a presionarse.
• El chicle. La resina de la que está hecho el chicle o goma de mascar es sumamente elástica, al punto tal de que podemos comprimirlo entre los dientes o expandirlo al llenarlo de aire y hacer una bomba, contando con que conservará su forma más o menos original.
• Las llantas. De un avión, un automóvil, una motocicleta, operan en base a la elasticidad del caucho, que una vez inflado con aire, puede resistir el peso enorme del vehículo completo y deformarse ligeramente, pero sin perder su memoria de forma, por lo que ejerce una resistencia y mantiene el vehículo suspendido.

Materiales elásticos

Los materiales elásticos, aquellos capaces de recuperar su forma original luego de sufrir una deformación parcial o total, son numerosos: la goma, el caucho, nylon, lycra, látex, chicle, lana, silicona, gomaespuma, grafeno, fibra de vidrio, plástico, cuerda, entre otros.

Estos materiales son sumamente útiles en la industria manufacturera, ya que a partir de ellos puede hacerse un sinfín de aplicaciones y objetos de uso práctico.