Forces, Esforços i Propietats Mecàniques dels Materials

Definició de Força i Mesura

Una força és una acció capaç de produir una deformació en un cos o modificar-ne l’estat de repòs o de moviment.

Les forces s'indiquen mitjançant vectors. L'instrument utilitzat per mesurar la força és el dinamòmetre.

Factors que Determinen la Resistència d'un Objecte

La resistència d’un objecte a un determinat esforç depèn de quatre factors principals:

• Del material
• De la forma
• De les dimensions
• Del tipus d’esforç

Tipus d'Esforços Mecànics

Els esforços mecànics són les forces internes que apareixen en un cos quan se li apliquen forces externes.

Tracció: Esforç d'Allargament

Actua sobre un element tendint a allargar-lo, al mateix temps que en redueix la secció.

Exemples:

• Pont de tirants
• La llança d'un remolc
• El cable d'una grua
• Estirar un xiclet o una goma de cabell

Compressió: Esforç d'Escurçament

És l’efecte contrari a la tracció. És una força que actua sobre un element de l’estructura, tendint a escurçar-lo.

Exemples:

• Columnes i pilars
• Muntants d'una llibreta
• Les potes d'una cadira
• Comprimir una llauna de refresc

Cisallament o Tall: Esforç de Separació

Força que actua sobre un element de l’estructura, tendint a tallar-lo.

Exemples:

• Tisores, guillotines i cisalles
• Encunyació
• Extrems de les bigues

Flexió: Combinació d'Esforços

Quan un element estructural és sotmès a esforços de tracció, compressió i de cisallament a l’hora, es diu que treballa a flexió.

Exemples:

• Plataforma d'un pont
• Prestatgeria
• Ales d'un avió
• Un trampolí i una perxa

Torsió: Esforç de Gir o Rotació

Força que actua sobre un element d’una estructura, i que pot deformar-la fent-la girar per un dels seus extrems.

Exemples:

• Cargols i eixos de màquines
• Quan s'obre un ordinador portàtil
• Una palanca
• Enroscar el tap d'una ampolla

Propietats Mecàniques dels Materials

Les propietats mecàniques determinen el comportament dels materials quan estan sotmesos a esforços (forces).

Les principals propietats són:

• Resistència
• Tenacitat
• Fragilitat
• Elasticitat
• Duresa
• Plasticitat

Resistència

Capacitat que té un material de suportar esforços (forces) sense deformar-se excessivament ni trencar-se.

Podem establir cinc tipus de resistència mecànica:

1. A la tracció
2. A la compressió
3. A la flexió
4. Al cisallament
5. A la torsió

Exemples de materials resistents: vidres, plàstics, metalls, etc.

Tenacitat

Propietat que tenen alguns materials de suportar forces i cops sense trencar-se. És la capacitat de resistència al xoc.

Fragilitat

Propietat contrària a la tenacitat. Els materials fràgils es trenquen fàcilment en rebre cops o xocs.

Exemple: El vidre és molt fràgil, tot i que pot ser bastant resistent a certs esforços.

Elasticitat

Propietat que tenen els materials de recuperar la seva forma original després d’haver estat deformats per un esforç.

Exemples: Goma, cautxú, neoprè, silicona, etc.