Posteriormente a indagar en varios repositorios y páginas webs al final hemos dado con la respuesta que te mostramos a continuación.
Solución:
Hay dos conceptos separados aquí:
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el módulo de Young, que determina la fuerza necesaria para estirar el material
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el límite elástico, también conocido como tensión de fluencia, que determina cuánto se puede estirar el material
Como dices, el término elástico tiende a usarse de una manera vaga que combina estas dos propiedades. En general, un módulo de Young alto significa que el material es rígido, por lo que diría que el acero es más rígido que el caucho no más elástico que el caucho. El acero también tiene una tensión de fluencia mucho menor que el caucho porque no se puede estirar mucho el acero antes de que comience a deformarse, mientras que el caucho se puede estirar una gran distancia.
Entonces, si va a usar el término vagamente definido elástico entonces el acero es ciertamente menos elástico que el caucho en ambos sentidos. Sin embargo, en un contexto de física o ingeniería, usaría los términos definidos con precisión El módulo de Young y tensión de rendimiento en cambio.
Por fin:
Hay otro significado para elástico, que es lo que Rod ha cubierto en su respuesta. ¡Voy a resumirlo aquí para completarlo, pero vote a favor de la respuesta de Rod como lo pensó primero!
Si decimos que una colisión es elástico significa que no se pierde energía en la colisión. En este sentido, la colisión entre bolas de acero es muy elástica. Es por eso que la cuna de Newton con bolas de acero se balanceará durante mucho tiempo una vez que la pongas en marcha. Por el contrario, las colisiones entre pelotas de goma tienden a ser más blandas y pierden más energía, por lo que en este sentido son menos elásticas que las de acero. Puede ser que esta sea la razón por la que has visto al acero descrito como más elástico que el caucho. El término elástico se aplica a la colisión más que al material.
Tanto OP como John Rennie han ilustrado bien las imperfecciones en el uso de la palabra “elástico” en física y cómo la palabra puede crear confusión entre “rigidez” y la capacidad de un material para soportar la tensión.
Pero un punto importante que debe señalarse es que el único campo importante en el que se escucha la afirmación vaga de que “el acero es más elástico que el caucho” es en el contexto de los problemas de colisión newtonianos. Entonces, lo que se quiere decir aquí es que los objetos de acero generalmente se someten a más elasticidad, es decir conservación de energía cinética, colisiones que las de goma.
Los problemas de colisión newtonianos surgen muy temprano y de manera prominente en un curso de física de pregrado, por lo que esto bien puede crear la impresión (probablemente errónea) de que los físicos tienden a referirse a la rigidez en lugar de la capacidad de soportar la tensión con la palabra “elástico”. De hecho, los campos en los que los físicos, a diferencia de los científicos especialistas en materiales, utilizan principalmente la palabra “elástico” son aquellos en los que la palabra se refiere a colisiones e interacciones, y en estos contextos la palabra significa “conservación de la energía cinética total de todos los cuerpos en colisión”. o “sin conversión de energía”. Las interacciones ópticas elásticas, como la dispersión de Rayleigh o las reflexiones de Fresnel, son aquellas en las que la luz incidente y la dispersada tienen la misma longitud de onda, por lo tanto, la energía del fotón, y no se disipa ni transfiere energía al dispersor. Asimismo con todas las especialidades de física de partículas.
Un comentario interesante del usuario Jasper:
En otras palabras, la curva de tensión-deformación del caucho tiene más histéresis (como una fracción de la energía de deformación máxima en el bucle) cuando la deformación va de negativa a positiva y viceversa.
Intuitivamente, probablemente sea parte de la causa, quizás la causa principal en algunos materiales, pero hay gomas en las que otros mecanismos explican la pérdida, según algunas investigaciones superficiales que he estado haciendo en las gomas en las últimas semanas para rodamientos en un sistema de óptica adaptativa. he estado trabajando Ciertamente no soy un experto, pero los modelos comunes utilizados son todos los modelos de ecuaciones diferenciales lineales en los que la pérdida proviene de los términos de amortiguamiento. Busque el modelo de Kelvin Voigt y el modelo de Maxwell-Wiechert y el modelo lineal estandarizado. Los fabricantes de caucho sintético a menudo especifican las propiedades de pérdida de sus productos mediante tangentes de pérdida y módulos de Young de valores complejos (que muestran un retraso de fase para la excitación de fuerza sinusoidal). Los mecanismos distintos de la histéresis que pueden dar lugar a tangentes de pérdida son el arrastre viscoso entre moléculas vecinas; esto puede ser simplemente un amortiguamiento lineal de la forma $-mu,dotx$ donde $x$ mide la deformación y $mu$ un término de arrastre viscoso. Para ser claros: por “histéresis” me refiero a una curva de respuesta de tensión-esfuerzo no lineal e instantánea de dos valores donde cuál de las dos ramas de la función se atraviesa se establece por la dirección de la variación. Cada ciclo alrededor de un bucle $B,vs,H$ en un material ferromagnético o alrededor de un bucle $sigma,vs.,epsilon$ en un material deformable transfiere energía proporcional al área del bucle al material. Esto es diferente del arrastre viscoso.
Mi interpretación de la afirmación “el acero es más elástico que el caucho” es muy diferente a la tuya.
Diría que significa que el caucho es viscoelástico y que existe una dependencia del tiempo en la relación tensión-deformación; fluye cuando lo cortas. El acero será casi perfectamente elástico hasta alcanzar la fluencia.
Entendido de esta manera, podemos decir que para una tensión O deformación dada aplicada, el caucho nunca será perfectamente elástico. Esto es, por cierto, básicamente equivalente a decir que no se pierde energía en las colisiones elásticas, ya que esa energía se destina a reorganizar largas cadenas de hidrocarburos en el caucho en lugar de simplemente hacer vibrar una red de hierro y carbono y calentarla ligeramente.