Esta comparação analisa as diferentes maneiras como os materiais respondem à força externa, contrastando a deformação temporária da elasticidade com as mudanças estruturais permanentes da plasticidade. Explora os princípios da mecânica atômica, as transformações de energia e as implicações práticas de engenharia para materiais como borracha, aço e argila.
A propriedade física de um material de retornar à sua forma e tamanho originais após a remoção de uma força.
A tendência de um material sofrer deformação permanente sem se romper quando submetido a tensão.
| Recurso | Elasticidade | Plasticidade |
|---|---|---|
| Reversibilidade | Totalmente reversível após a descarga | Permanente; não retorna ao estado original. |
| Mecânica Atômica | Os laços esticam, mas permanecem intactos. | Os laços se rompem e se reformam em novas posições. |
| Armazenamento de energia | A energia potencial é armazenada e recuperada. | A energia é perdida na forma de calor interno. |
| Força necessária | Inferior ao limite de elasticidade do material | Excede o limite de resistência do material. |
| Mudança estrutural | Sem alterações internas permanentes | Deslocamento permanente de átomos/moléculas |
| Lei de Hooke | Geralmente segue uma relação linear. | Não segue as regras lineares de tensão-deformação. |
| Utilidade prática | Absorção de impacto e armazenamento de energia | Fabricação, forjamento e moldagem |
Na região elástica, a deformação de um material é diretamente proporcional à carga aplicada, o que significa que dobrar a força dobra a deformação. Assim que a tensão ultrapassa o "ponto de escoamento", o material entra na região plástica, onde continua a se deformar mesmo que a força permaneça constante. Compreender essa transição é vital para que os engenheiros garantam que edifícios e pontes nunca saiam da faixa elástica sob cargas normais.
A elasticidade ocorre quando os átomos são ligeiramente afastados de suas posições de equilíbrio, mas permanecem fixos em seu arranjo cristalino original. A plasticidade envolve um fenômeno chamado "movimento de deslocamento", no qual planos inteiros de átomos deslizam uns sobre os outros. Uma vez que essas camadas se deslocam, elas se acomodam em novas posições de equilíbrio, razão pela qual o material não consegue "retornar" à sua forma anterior.
Um material elástico age como uma bateria para energia mecânica; quando você estica um arco, a energia é armazenada como energia potencial elástica até ser liberada. A deformação plástica, por outro lado, é um processo que consome muita energia e transforma trabalho mecânico em calor por meio do atrito interno. É por isso que um fio de metal fica quente ao toque se você o dobrar rapidamente para frente e para trás até que ele se deforme ou se rompa.
A plasticidade é a propriedade fundamental por trás da ductilidade (transformar metal em fios) e da maleabilidade (moldar metal em chapas). Materiais com alta plasticidade podem ser moldados em formas complexas sem fraturar, o que é essencial para painéis de carroceria de automóveis e joias. Materiais elásticos são preferidos para componentes que devem suportar milhões de ciclos de movimento, como molas de válvulas de motores, sem perder sua forma.
Materiais elásticos são sempre 'elásticos', como a borracha.
Na verdade, o aço é mais elástico que a borracha em termos científicos, pois possui um módulo de elasticidade maior. Embora a borracha possa esticar mais, o aço retorna à sua forma original com muito mais precisão e força após ser submetido a altos níveis de tensão.
Plasticidade é o mesmo que ser feito de 'plástico'.
Em física, plasticidade refere-se a uma propriedade comportamental da matéria, não a um material específico. Metais como o ouro e o chumbo possuem plasticidade extremamente alta, permitindo que sejam moldados com facilidade, embora obviamente não sejam polímeros ou "plásticos" no sentido coloquial.
Os materiais quebradiços são os mais elásticos.
Materiais frágeis como vidro ou cerâmica são frequentemente muito elásticos, mas possuem uma faixa elástica muito estreita e plasticidade quase nula. Eles retornam perfeitamente à sua forma original até atingirem seu limite, momento em que se quebram instantaneamente em vez de sofrerem deformação permanente.
Quando um material se deforma plasticamente, ele se rompe.
A deformação plástica não significa que um material falhou ou perdeu sua resistência. Na verdade, muitos metais sofrem "endurecimento por deformação" durante a deformação plástica, o que os torna mais fortes e duros do que eram em seu estado original.
Escolha um material com alta elasticidade quando precisar que um componente absorva vibrações ou retorne a uma forma específica após o uso. Opte por um material com alta plasticidade quando precisar moldar, forjar ou dar forma a um produto de maneira permanente, conferindo-lhe uma geometria específica.
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