¿Qué diferencia existe entre elástico y plástico?

Elástico vs. Plástico: Una cuestión de memoria material

A menudo, los términos “elástico” y “plástico” se usan indistintamente en el lenguaje coloquial, generando confusión. Sin embargo, en el ámbito de la ciencia de los materiales, representan propiedades mecánicas fundamentalmente diferentes que describen la respuesta de un material a una fuerza aplicada. La clave reside en la reversibilidad del cambio de forma.

La elasticidad describe la capacidad de un material para deformarse bajo la acción de una fuerza externa y recuperar completamente su forma original una vez que se retira dicha fuerza. Imaginemos una banda de goma: al estirarla, se deforma, pero al soltarla, regresa a su longitud inicial. Este comportamiento es característico de los materiales elásticos. La deformación elástica es un proceso reversible que no implica un cambio permanente en la estructura interna del material. A nivel microscópico, la elasticidad se puede explicar por el estiramiento y compresión de los enlaces atómicos o moleculares, sin la creación de nuevas dislocaciones o defectos estructurales. La energía necesaria para la deformación se almacena como energía potencial elástica y se libera completamente al cesar la fuerza, sin incremento de entropía del sistema. Ejemplos comunes de materiales elásticos incluyen el caucho, algunos metales bajo ciertas tensiones y, en menor medida, la madera.

La plasticidad, por el contrario, se refiere a la capacidad de un material para deformarse permanentemente bajo la acción de una fuerza externa, incluso después de que esta se haya retirado. Si doblaramos repetidamente un clip de metal hasta que se rompa, estaríamos observando su comportamiento plástico. La deformación plástica es un proceso irreversible que implica un cambio permanente en la estructura interna del material, generalmente a través del movimiento y multiplicación de dislocaciones – defectos en la red cristalina que facilitan el deslizamiento de los planos atómicos. Este movimiento disipativo genera entropía. Una vez que un material se ha deformado plásticamente, no puede recuperar su forma original. Metales como el acero, el aluminio y el cobre exhiben plasticidad, al igual que muchos polímeros bajo ciertas condiciones de temperatura y velocidad de deformación.

En resumen:

Es importante destacar que muchos materiales exhiben tanto comportamiento elástico como plástico, dependiendo de la magnitud de la fuerza aplicada y otras variables como la temperatura. La distinción entre ambos comportamientos es crucial en el diseño de ingeniería, donde la predicción de la respuesta de los materiales bajo carga es fundamental para garantizar la seguridad y la durabilidad de las estructuras.