"Y si el éxito es la suma de pequeños esfuerzos, entonces no es más que una constante deformación."
La experiencia cotidiana está plagada de situaciones repletas de ciencia, pero la interacción de los hombres con la rutina no permite vislumbrar los procesos complejos que acontecen cada instante, y mucho menos permite la aparición de un cuestionamiento verdadero. Sin embargo, la infinita curiosidad consigue fluir entre las ranuras de los horarios preestablecidos para conceder tiempo a las preguntas fundamentales; no denominadas así por su complejidad, sino más bien porque el proceso de darles respuesta termina siempre en los fundamentos de la ciencia.
Herederos de procesos mentales complejos creados a partir de la necesidad de dar respuesta a las primeras preguntas fundamentales son los conceptos básicos de la física. El recorrido de una manzana al caer de un árbol y chocar con la tierra, junto con las ideas complementarias de la caída de cuerpos desarrolladas por Galileo, permitieron a un hombre, para nada rutinario, desenmascarar el comportamiento entero del sistema solar, bajo la consolidación del concepto de fuerza. El cosmos y las leyes que lo rigen encierran sus fundamentos dentro de toda la realidad, lo que permite a observaciones comunes (la caída de una manzana), derivar en preguntas cuya solución se enaltece como descripción del universo.
Compañero del concepto fundamental de fuerza, y derivado del mismo, fue construido y edificado el concepto de esfuerzo, como herramienta que facilitase entender los cambios de forma en los objetos bajo la acción de una fuerza. A través de la cotidianidad constatamos que al aplicar una fuerza, que no derive en desplazamiento, sobre algún cuerpo, se obtiene una deformación en las dimensiones del mismo. Claros ejemplos de lo citado anteriormente son el estiramiento o compresión de una goma elástica, la ruptura del papel por parte de unas tijeras y la fractura del concreto por la acción de una puntilla. Al intentar develar las dependencias directas de una deformación descubrimos tres cosas:
Cuando intentamos cambiar las dimensiones de un objeto dependemos de sus propiedades, es decir, es mucho más sencillo comprimir una goma elástica que un bloque de metal.
2. Para lograr una mayor deformación necesitamos aplicar una mayor fuerza.
3. No solo es necesario una magnitud enorme de fuerza, sino también la relación con el área donde se aplique la fuerza, la fractura del concreto se da de manera más sencilla a través de la acción de una puntilla, que solo bajo la acción del martillo.
Con las dos últimas dependencias bien definidas se torna natural la definición de esfuerzo como: la fuerza aplicada por unidad de área.
Y es entonces cuando la descripción correcta de los sucesos de deformación plantea una relación directa entre el esfuerzo (Que encierra la magnitud de la fuerza y el área aplicada) y la deformación del cuerpo. Sin embargo es importante denotar a su vez, que falta correlacionar todo esto con las propiedades del objeto al que se aplica el esfuerzo; para esto se hace necesario la introducción de un módulo o constante de proporcionalidad que permita codificar la facilidad o dificultad al cambio de forma de cada material.
Para lograr codificar las propiedades de cada material fue necesario demarcar todas las posibles deformaciones que pueden sufrir los cuerpos bajo la acción de un esfuerzo, y determinar un valor numérico correspondiente a la constante de proporcionalidad en cada caso, entonces las propiedades de un material al ser deformado quedan descritas en:
Esfuerzo de comprensión:
Constante de proporcionalidad definida como módulo de Young
2. Esfuerzo de extensión:
Constante de proporcionalidad definida como módulo de Young
3. Deformación volumétrica:
Constante de proporcionalidad definida como módulo de comprensión
4. Esfuerzo de corte:
Constante de proporcionalidad definida como módulo de torsión
Ahora bien, todas nuestras características han sido correctamente definidas, entonces se puede determinar que la dependencia entre deformación, esfuerzo y módulo es directamente proporcional; esto es debido a que todas nuestras aproximaciones se han estudiado en el rango elástico de los materiales, lo que significa que posterior a la deformación los materiales vuelven a su forma original.
Diversos estudios y caracterizaciones de muchos materiales se han ejecutado bajo la lupa del laboratorio, y la construcción de curvas esfuerzo VS deformación deja visible que la dependencia en el rango elástico entre todas nuestras variables es lineal:
Cuando el esfuerzo aplicado sobre un material sobrepasa el rango elástico el material pasa a una zona elástico plástica dónde aún puede recuperar su forma, luego avanza a una zona totalmente plástica donde las deformaciones son impredecibles e irreversibles, hasta finalizar en el punto de ruptura, dónde el material queda totalmente fracturado.
Un suceso común y cotidiano como la introducción de un clavo en la pared, un corte de tijeras o el golpeo de una raqueta a una pelota de tenis posee la misma mistificación que atañe consigo la caída de una manzana para la ciencia, ya que la naturaleza privilegió con explicaciones bellas todo acontecimiento que se desarrolle en ella y dotó a todo evento de sus fundamentos más elegantes.
Referencias:
http://visualodin.blogspot.com.co/2012/04/esferas-deformadas.html
