Explicamos o que é elasticidade na física e como é a fórmula dessa propriedade. Além disso, exemplos e materiais elásticos.
O que é elasticidade na física?
Quando em física falamos sobre elasticidade, referimo-nos à propriedade de certos materiais de se deformarem sob uma força externa que atua sobre eles e recuperarem a sua forma original quando essa força desaparece. Esses tipos de comportamento são conhecidos como deformações reversíveis ó memória de forma.
Nem todos os materiais são elásticos e aqueles que quebram, fragmentam ou permanecem deformados após a ação de uma força externa 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 se acumulam dentro de uma quantidade de energia potencial elástica e, portanto, também energia interna.
Esta energia, uma vez removida a força deformante, Será o que obrigará o sólido a recuperar a sua forma e é transformado em energia cinética, fazendo-o 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.
Veja também: Inércia
Fórmula de elasticidade em física
Quando uma força é aplicada a um material elástico, ele se deforma ou comprime. Para a mecânica, o que importa é a quantidade de força aplicada por unidade de área, que chamaremos esforço (p).
Chamaremos o grau de estiramento ou compressão da matéria de deformação (ϵ) e iremos 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 do seu alongamento quando essa força era aplicada.
Esta lei é formulada assim: F =˗kx onde F é a força, x o comprimento de compressão ou alongamento e k uma constante de proporcionalidade (constante de mola) expressa em Newtons por metros (N/m).
Finalmente, a energia potencial elástica associada à força elástica É representado pela fórmula: Ep(x) = ½. kx2 .
Exemplos de elasticidade na física
A elasticidade dos materiais é uma propriedade que testamos diariamente. Alguns exemplos são:
- Molas. As molas que ficam sob determinados botões, ou que empurram o pão da torradeira para cima quando está pronto, funcionam com base na tensão elástica: são comprimidas e acumulam energia potencial, depois são liberadas e recuperam a forma, jogando o pão torrado para cima.
- Botões. Os botões do controle remoto da televisão funcionam graças à elasticidade do material que os compõe, pois podem ser comprimidos com a força dos nossos dedos, acionando o circuito por baixo, e depois recuperando sua posição inicial (parando de acionar o circuito imediatamente), pronto para ser pressionado novamente.
- Chiclete. A resina com que é feita a goma de mascar é extremamente elástica, a ponto de podermos comprimi-la entre os dentes ou expandi-la enchendo-a de ar e fazendo uma bomba, contando com ela para manter a sua forma mais ou menos original.
- Pneus. Um avião, um carro, uma motocicleta funcionam a partir da elasticidade da borracha, que uma vez inflada com ar, consegue resistir ao enorme peso de todo o veículo e deformar-se levemente, mas sem perder a memória de forma, por isso exerce uma resistência e mantém o veículo suspenso.
Materiais elásticos
Materiais elásticos, aqueles capaz de recuperar a sua forma original após sofrer deformação parcial ou totalsão numerosos: borracha, náilon, 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 manufatureira, pois a partir deles podem ser feitas inúmeras aplicações e objetos de uso prático.