Viscoelasticità: differenze tra le versioni

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La '''viscoelasticità''' è la proprietà dei materiali che esibiscono delle caratteristiche sia [[plasticità (fisica)|plastiche]] che [[elasticità (meccanica)|elastiche]] quando vengono sottoposte a deformazione.

I materiali [[viscosità|viscosi]] (come il [[miele]]) resistono agli [[azione esterna|sforzi]] tangenziali linearmente rispetto al [[tempo]], mentre i materiali elastici si deformano istantaneamente quando vengono sottoposti a delle sollecitazioni esterne e ritornano al loro stato originario quando queste sollecitazioni cessano. I materiali viscoelastici quindi hanno un comportamento intermedio tra quelli anzidetti.

==Cenni storici e definizioni==

Nel diciannovesimo secolo, fisici come [[James Clerk Maxwell]], [[Ludwig Boltzmann]] e [[William Thomson Kelvin]] ricercarono e sperimentarono con la [[strisciatura]] e il recupero di [[vetro]] di [[metalli]] e [[gomma]]<ref name=McCrum>McCrum, Buckley, and Bucknell (2003): "Principles of Polymer Engineering," 117-176.</ref>. La viscolelasticità fu ulteriormente esaminata alla fine del ventesimo secolo quando furono creati i [[polimeri sintetici]] che vennero usati in varie applicazioni <ref name=McC rum/>.I calcoli della viscoelasticità dipendono dalla variabile di [[viscosità]]σ. l'inversa di σ è nota come [[fluidità]],f. Il valore di entrambi può essere derivato come una[[dipendenza della temperatura dalla viscosità|funzione della temperatura]] o come un valore dato (cioè come un [[punto di partenza]])<ref name=Meyers/>.

[[Image:Non-Newtonian fluid.PNG|frame|right|Different types of responses (<math>\sigma</math>) to a change in strain rate (d<math>\varepsilon</math>/dt)]]

Essendo dipendente dal cambio di tensione come dal verso dello sforzo all'interno del materiale, la viscosità può essere categorizzata in base all'avere una caratteristica lineare, non lineare o plastica. Quando un materiale mostra la caratteristica lineare viene categorizzato come [[materiale newtoniano]]<ref name=Meyers/>. In questo caso lo forzo è linearmente proporzionale al tasso di tensione. Se il materiale mostra una caratteristica non lineare rispetto al tasso di tensione è categorizato come [[fluido non-newtoniano]]. c'è anche un caso interessante in cui la viscosità decresce in modo tale che il tasso di tensione/taglio rimane costante. Un materiale che mostra questo tipo di aspetto è noto come [[Thixotropico]]<ref name=Meyers/>. In aggiunta quando lo sforzo è indipendente dal tasso di tensione, il materiale mostra deformazione plastica<ref name=Meyers/>. Molti materiali viscoelastici mostrano una caratteristica simile alla [[gomma]] spiegata dalla [[teoria termodinamica dell'elasticità dei polimeri]].

In realtà tutti i materiali deviano dalla legge di Hooke in vari modi, per esempio esibendo sia caratteristiche di viscosità che di elasticità. I materiali viscoelastici sono quelli per cui la relazione tra sforso e tensione dipende dal tempo. I solidi anelastici rappresentano un sottoinsieme dei materiali viscoelastici: essi hanno un unica configurazione di equilibrio che ricuperano completamente alla fine dopo aver rimosso o ridotto il carico.

Alcuni fenomeni nei materiali viscoelastici sono (i) se lo sforzo si mantiene costante, la tensione cresce con il tempo (stiratura); (ii) se si mantiene costante la tensione, lo sforzo decresce con il tempo (rilassamento); (iii) l'effettiva rigidità dipende dal tasso di applicazione del carico (iv) se è applicato un carico ciclico, avviene un isteresi (un ritardo periodico), conducendo ad una dissipazione di energia meccanica; (v)le onde acustiche subiscono una attenuazione; (vi) il rimbalzo di un ogetto susseguente ad un urto è inferiore del 100%; (vii)durante il rotolamento, compare attrito radente.

Tutti i materiali mostrano qualche proprietà viscoelastica. Di solito i metalli come l'acciaio e l'aluminio, allo stesso modo del quarzo, a temperatura ambiente ed a picoole trazioni, hanno un comportamento che non devia di molto dall'elasticità lineare. I polimeri sintetici, il legno e itessuti umani come i metalli ad alta temperatura mostrano effetti viscoelastici significativi. Per essere completo, un analisi o un progetto che coinvolge questi materiali deve considerare anche la loro caratteristica viscoelastica.

La conoscenza della caratteristica di viscoelasticità di un materiale è basata su misurazioni.

Alcuni esempi di materiali viscoelastici includono polimeri amorfi, polimeri semicristallini, biopolimeri, mettalli ad elevate temperature, e materiali bituminosi. Si hanno delle rotture quando viene applicata una tensione rapida e al di fuori del limite elastico.

Un materiale '''viscoelastico''' ha le seguenti proprietà:

*[[isteresi]] si vede nella [[curva di stress-tensione]]

*[[rilassamento dello sforzo]] si oserva che applicando una tensione costante a gradini si ha decrescita dello stress

*[[stiramento]] si osserva: uno stress costante a gradini causa una crescita di tensione.

== Rilassamento viscoelastico ==

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*[[Viscosità]]

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==Riferimenti==

<references/>

* Silbey and Alberty (2001): ''Physical Chemistry'', 857. John Wiley & Sons, Inc.

* Allen and Thomas (1999): "The Structure of Materials," 51.

* Crandal et al. (1999): "An Introduction to the Mechanics of Solids" 348

* J.Lemaitre and J.L. Chaboche (1994)" Mechanics of solid materials

[[Categoria:Meccanica e dinamica dei fluidi]]