Viscoelasticità: differenze tra le versioni

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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]], fisicii comefisici [[James Clerk Maxwell]], [[Ludwig Boltzmann]] e [[William Thomson Kelvin]] effettuaranoeffettuarono ricerche ed esperimenti riguardanti i fenomeni di [[scorrimento viscoso]] e recupero di vari materiali, tra cui: [[vetro]], [[metallo|metalli]] e [[gomma]]<ref name=McCrum>McCrum, Buckley, and Bucknell (2003): "Principles of Polymer Engineering," 117-176.</ref>. LaIl fenomeno della viscoelasticità fu ulteriormente esaminataindagato alla fine del [[ventesimo secolo]], quandodurante furonoil quale vennero creati i [[polimeri sintetici]], che vennero impiegati in variemolte applicazioni.<ref name=McCrum>McCrum, Buckley, and Bucknell (2003): "Principles of Polymer Engineering," 117-176.</ref> La determinazione della viscoelasticità dipende dalla [[viscosità]] η, ovvero dalla quantità inversa ad η, nota come [[fluidità]] ''f''. La viscosità (e di conseguenza la fluidità) dipendono dalla [[temperatura]].<ref name=Meyers>Meyers and Chawla (1999): "Mechanical Behavior of Materials," 98-103.</ref>

[[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)]]

==Definizioni==

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 categorizzato 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 [[tixotropicità|tixotropico]]<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 sforzo 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.

La determinazione della viscoelasticità dipende dalla [[viscosità]] η; la grandezza inversa ad η viene chiamata [[fluidità]] ''f''. La viscosità (e di conseguenza la fluidità) dipendono dalla [[temperatura]].<ref name=Meyers>Meyers and Chawla (1999): "Mechanical Behavior of Materials," 98-103.</ref><ref>http://pcfarina.eng.unipr.it/dispense00/gallinari110285/gallinari110285.htm</ref>

Alcuni fenomeni nei materiali viscoelastici sono:

[[Image:Non-Newtonian fluid.PNG|framethumb|right300px|DifferentRappresentazione typesin un ofdiagramma responsessforzo (<math>\sigma</math>) to- avelocità changedi in strain ratedeformazione (d<math>\varepsilon</math>/dt) dei comportamenti che può assumere un fluido.]]

Il comportamento del fluido in termini [[reologia|reologici]] può essere messo in evidenza facendo uso di un diagramma [[sforzo tangenziale]]-velocità di deformazione.

Si possono avere i seguenti casi:

* se la velocità di deformazione dipende in maniera lineare dallo sforzo di taglio applicato il fluido è detto "[[fluido newtoniano|newtoniano]]".<ref name=Meyers/>

* se la velocità di deformazione del fluido dipende in maniera non lineare dallo sforzo di taglio applicato, il fluido viene detto "[[fluido non newtoniano|non newtoniano]]".

* Inoltre se la viscosità decresce in modo tale che il tasso di tensione/taglio rimane costante si dice che il fluido è [[tixotropicità|tixotropico]]<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 sforzo e tensione dipende dal tempo. I [[solido anelastico|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.

AlcuniAlcune fenomeniproprietà neidei materiali viscoelastici sono le seguenti:

* se lo sforzo si mantiene costante, la tensione cresce con il tempo (stiratura);

* se si mantiene costante la tensione, lo sforzo decresce con il tempo (rilassamento);

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

* [[isteresi]] si vede nella nel [[curva didiagramma stresssforzo-tensionedeformazione]]

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

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

==Comportamento elastico contro comportamento viscoelastico==