Utente:BernardiniMarco/Sandbox
In fisica l'elasticità è la proprietà che permette ad un corpo di deformarsi sotto l'azione di una forza esterna e di riacquisire, se le deformazioni non risultano eccessive, la sua forma originale al venir meno della causa sollecitante. L'elasticità riguarda sia i corpi solidi che i fluidi. Se il corpo, cessata la sollecitazione, riassume esattamente la configurazione iniziale è detto perfettamente elastico[1].
Descrizione
La sollecitazione massima che garantisce il comportamento elastico del materiale è detta limite di elasticità e, nel caso venga superata, si entra nella regione di comportamento plastico del pezzo, che consiste nel cedimento o nel flusso del materiale, a seconda che sia fragile o duttile rispettivamente. Il limite di elasticità dimensionalmente è rappresentato da una pressione, ovvero una forza per unità di superficie:
Se il materiale è duttile, ovvero che permette plasticizzazioni, il limite elastico è la tensione di snervamento, mentre nel caso di materiali fragili, che sono privi del campo plastico, il limite elastico è la rottura del materiale.
Il modello matematico più semplice di rappresentazione del comportamento elastico è quello lineare della legge di Hooke (e della legge di Hooke generalizzata nel caso di stati tensionali pluriassiali). Tale modello riveste un aspetto fondamentale sia in ambito teorico, per la possibilità di pervenire ad uno studio matematico completo dei problemi formulati, sia in ambito ingegneristico, per la ricaduta che esso ha nella modellazione e risoluzione di problemi di interesse tecnico e scientifico. Altri più complessi modelli matematici di elasticità nonlineare, importanti per la rappresentazione del comportamento delle gomme, fanno riferimento al modello di materiale iperelastico, mentre per mezzi porosi il modello si declina nella poroelasticità.
Lo studio dei corpi solidi elastici è oggetto della teoria dell'elasticità, una branca della meccanica dei solidi.
Origine atomica del comportamento elastico
Le proprietà elastiche del materiale derivano dal tipo di interazione che si instaura fra i suoi atomi costituenti, quando questo è sottoposto ad un carico esterno. Se tali interazioni determinano un dislocamento degli atomi contenuto, questi riescono a rioccupare la loro posizione iniziale, si parla allora di deformazione lineare; se il dislocamento è sufficientemente contenuto inoltre, è garantita la proporzionalità fra deformazione e carico ed è valida pertanto la legge di Hooke[2].
Come accennato, l'elasticità dipende dalla struttura microscopica del materiale e dalle forze di interazione che agiscono fra gli atomi che lo compongono. Al variare del tipo di materiale, della struttura microscopica quindi, si delineano comportamenti elastici differenti: nel caso di materiali metallici, il fitto reticolo cristallino permette solamente piccole deformazioni e spostamenti locali, da cui deriva l'alto limite di elasticità ed il grande modulo di elasticità, mentre i materiali polimerici, come la gomma, essendo costituiti a livello microscopico da molecole a catena permettono grandi scorrimenti e deformazioni, pertanto sono caratterizzati da bassi limiti di elasticità e piccolo modulo di elasticità. Il modulo di Young (o di elasticità) rappresenta la costante di proporzionalità fra sforzo e deformazione nel campo lineare del materiale, descritta dalla legge di Hooke, e determina la pendenza del tratto rettilineo nel diagramma sforzo-tensione della prova monoassiale rappresentata in figura.
La variazione di tali forze (a causa della sollecitazione esterna) fa variare la distanza reciproca tra le particelle (producendo a livello macroscopico la deformazione del corpo, nel caso di trazione, per esempio, si ha uno "stiramento" dei legami). Per livelli relativamente bassi delle sollecitazioni, il lavoro meccanico necessario viene accumulato come energia meccanica all'interno del materiale, e viene rilasciato interamente al venir meno della causa sollecitante mentre le particelle ritornano alla loro posizione iniziale (il corpo riacquista la sua forma e dimensioni originarie).
Note
- ^ Encyclopaedia Britannica, Elasticity, su britannica.com.
- ^ A. Cottrell, Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsevier Science Ltd., p. 2404, ISBN 0-08-0431526.
Bibliografia
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