Se denominan propiedades mecánicas de un material a las distintas características que tiene dicho material para responder ante fuerzas externas.

Gracias al conocimiento de las propiedades mecánicas, podemos saber qué materiales nos conviene elegir a la hora de llevar a cabo un proyecto de ingeniería.

¿Cuáles son las propiedades mecánicas?

Tenacidad

La capacidad que tiene el material para absorber energía sin romperse. Suele estar relacionada con la capacidad de resistir impactos (que aportan una gran cantidad de energía al material).

Por ejemplo, las bolas de billar deben estar hechas de un material que soporte sin problemas los golpes bruscos.

Hoy en día casi todas se fabrican con baquelita.

Fragilidad

La facilidad con la que se rompe un material ante impactos bruscos.

Por ejemplo, la cáscara de huevo o el vidrio de una botella.

Elasticidad

La capacidad de un material para recuperar su forma inicial después de haberse deformado por una fuerza, cuando esa fuerza deja de aplicarse.

Las gomillas elásticas que usamos para enrollar los billetes cuando nos sobran, están hechas de material elástico.

Cuando te gastas el dinero, la gomilla vuelve a su estado inicial.

Plasticidad

La propiedad que tienen los materiales para mantener una deformación permanente e irreversible debida a una fuerza, incluso después de que esa fuerza haya dejado de aplicarse.

Los clips suelen estar hechos de una aleación metálica en forma de filamento largo que luego sufren la deformación plástica que les caracteriza.

Hay una fuerza que los dobla a la hora de fabricarlos, pero luego esa fuerza ya no está, y siguen igual de dobladitos.

Se dice que tienen una deformación plástica.

Ductilidad

Capacidad que presentan los materiales para sufrir deformaciones plásticas sin romperse.

Algunos ejemplos comunes de materiales dúctiles son el cobre, el bronce y el latón.

La ductilidad es un concepto muy similar al de plasticidad, pero suele reservarse para materiales que permiten ser convertidos en filamentos o hilos.

Además, en el caso de la ductilidad, las deformaciones sí que son reversibles.

Ahí tienes un ejemplo de cables de cobre.

Rigidez

Propiedad que representa la oposición que tiene un material a ser deformado ante fuerzas externas.

La madera es un material considerablemente rígido.

En esta pasarela de madera por ejemplo, puedes pasar por encima caminando o en bicicleta sin miedo de que se rompa.

Resistencia

Capacidad de un material para ser sometido a fuerzas externas sin romperse.

El acero es un buen ejemplo de material resistente.

Imagina que usas una cadena de acero para amarrar tu bicicleta para que no te la robe ninguna persona que se crea más importante que tú. Pues si esa persona ve que hay una cadena de acero, no hará nada.

Porque sabe que por mucho que tire, apriete, empuje… la cadena no se rompe.

Dureza

Capacidad que tiene un material para oponerse a ser rayado, penetrado... alterado físicamente por otro, gracias a la cohesión de sus átomos.

Los materiales más duros que existen son el diamante, el wolframio, el carbino, la lonsdaleíta y el grafeno.

Pero no te iba a poner ese ejemplo tan típico, porque lo que tienes que saber es que cada material tiene su dureza.

Un trozo de vidrio, un trozo de aluminio o el material del que está hecha la uña de gato… cada uno tiene su dureza o capacidad para oponerse a ser penetrado por otro material.

Fatiga

Propiedad de los materiales que indica el comportamiento que tienen los materiales al sufrir esfuerzos repetidos.

Y todo esto, nos sirve para saber con qué materiales tratar a la hora de ingeniar un producto.

¿Qué propiedades mecánicas le pediríamos a las palas de un helicóptero?

Las palas del rotor de un helicóptero se comportan como pequeñas alas que producen el empuje vertical que la aeronave necesita para volar.

Es necesario por tanto usar un material que no se rompa (sea resistente), se deforme poco (que sea suficientemente rígido) y que a su vez tenga el menor peso posible.

Las palas deben tener una alta rigidez a torsión (deformación sobre su eje longitudinal)  para que puedan responder fiel y rápidamente a los cambios de ángulo de ataque impuestos por la base del rotor.

La rigidez a flexión (doblarse) también debe ser elevada para que la punta del ala no se retrase respecto a su base y para que las palas no se curven hacia arriba por el efecto del peso del helicóptero.

Debemos tener en cuenta todos estos requisitos y luego ceñirnos a nuestro presupuesto económico para alcanzar la solución más óptima.

¿Y al casco de un velero?

Aquí tienes una imagen que vale más que mil palabras:

Factores que influyen en el comportamiento mecánico de un material

Además del tipo de carga (tracción, compresión, flexión, cizalla...) debemos considerar otros factores:

Duración de la carga

Puede ser constante en el tiempo, como por ejemplo el peso de una lámpara colgada del techo.

O fluctuante en el tiempo, como el peso de personas dentro de un ascensor. A veces habrá mucha, otras veces nadie, etc…

Condiciones del medio

La temperatura puede ser muy fría, muy caliente o ir oscilando.

La atmósfera química afecta a los materiales.