Equipo 1 Solidos: Fragilidad y Dureza

Física. Solidos: Fragilidad, Dureza.   Integrantes: Roberto Alejandre Ávila, Rodrigo Cervantes Aguileta, Alberto Julián García Exiga y Ernesto Jafet Valdés Mares.

Solidos

Un cuerpo sólido es uno de los cuatro estados de agregación de la materia (siendo los otros gas, líquido y Plasma), se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen. Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.

Manteniendo constante la presión a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas. Esto confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser comprimidos), duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden desplazarse.

Figura 1 Roca. Sólido, Dureza                                                                                Figura 2 Poste de metal. Sólido, Dureza

Fragilidad.

Un sólido puede romperse en muchos fragmentos (quebradizo).

Se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo deformaciones plásticas, tras superar el límite elástico. Los materiales frágiles que no se deforman plásticamente antes de la fractura suelen dan lugar a "superficies complementarias" que normalmente encajan perfectamente.

Figura 3 Cristal. Sólido, Fragilidad                                                                                Figura 4 Hilo. Sólido, Fragilidad

Dureza.

Hay sólidos que no pueden ser rayados por otros más blandos. El diamante es un sólido con dureza elevada.

Es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes; entre otras. También puede definirse como la cantidad de energía que absorbe un material ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho más difícil de rayar.

Figura 5 Pared. Sólido, Dureza                                                                               Figura 6 Bote de acero. Sólido, Dureza

Dinámicas.

Que cada compañero del salón pase al salón y escriba un objeto ya sea de dureza o fragilidad. Que los compañeros no repitan objetos, el que repita algún objeto tendrá que conseguir el objeto mencionado en determinado tiempo, y si no,  Los integrantes del equipo explicaríamos porque ese ejemplo es duro o frágil.
Además traeríamos algunos objetos para demostrar la dureza y la fragilidad de cada uno.

Otra dinámica planeada es que mediante tarjetas con dibujos de objetos de fragilidad o dureza, nuestros compañeros vean los dibujos y sepan si ese objeto dibujado pertenece a la categoría de dureza o de fragilidad, además nos dirán el nombre del objeto.

Problema

Cuanto soportaran cada uno de los objetos (madera, cristal, roca, plástico y metal) cuando son golpeados por un martillo y sometidos a presión, hasta que se rompan o se modifique su estructura?

Objeto	Daño causado por presión	Daño causado por martillo
Madera
Cristal
Roca
Plástico
Metal

Cuestionario

1.- ¿Cuáles son las características del estado sólido?

2.- ¿Con que se puede relacionar la fragilidad?

3.- ¿Cuándo se da la “superficie complementaria”?

4.- ¿Solido con dureza elevada?

5.- ¿Cómo se encuentran las partículas de los sólidos?

6.- ¿Qué confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente?

7.- ¿Qué es la dureza?

8.- ¿Qué nos pueden explicar de la dinámica 1?

9.- ¿Qué nos pueden explicar de la dinámica 2?

10.- ¿Qué nos pueden explicar de la dinámica 3?      

Presentación de Power Point



Densidad

La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen. Para medir la densidad se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido.

Unidades

• Kilogramo entre metro cúbico (kg/m³).
• Gramo entre centímetro cúbico (g/cm³).
• Kilogramo entre litro (kg/L) o kilogramo entre decímetro cúbico. El agua tiene una densidad próxima a 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/mL).
• Gramo entre mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³).
• Para los gases suele usarse el gramo entre decímetro cúbico (g/dm³) o gramo por litro (g/L)

Ejemplos

 ¿Cuál es la densidad de un material, si 30 cm cúbicos tiene una masa de 600 gr?

Solución:

Sabemos que

De los datos del problema sabemos que:

• m = 600 gr.
• V = 30 cm³

Entonces reemplazando en la fórmula:

ρ = m / V

ρ = 600 gr / 30 cm³

ρ = 20 gr / cm³

2

 3¿Cuál es la densidad de un material si tiene una masa de 12 libras y un volumen de 6 m cúbicos?

Solución:

Primero tenemos que pasar la masa de libras a kilogramos

Sabemos que:  1 libra = 0,45 Kilogramos

Entonces: 12 libra = 0,45 x 12 Kg = 5,4 Kg

• masa (m) = 5,4 Kg
• V = 6 m³

Reemplazando en la fórmula de la densidad:

ρ = m / V

ρ = 5,4 Kg / 6 m³

ρ = 0,9 Kg / m³

Problemas

 ¿Cuál es la densidad de un material si tiene una masa de 20 kg y un volumen total de 2 metros cúbicos?

4La densidad del agua es 1.0 g/cm cúbico, ¿Qué volumen ocupara una masa de 3000 gr?

5La densidad del Cobre es 8.9 g/cm cúbico ¿Qué volumen ocupara una masa de 500 gr?

Estructura Molecular

Los estados de la materia (sólido, líquido y gas) corresponden a clasificaciones microscópicas  es decir con grandes cantidades de partículas elementales (átomos o moléculas). En un sólido estas partículas se encuentran muy unidas por diversas fuerzas, por lo que el volumen y la forma es relativamente constante.

En un líquido, las fuerzas son más débiles, por lo tanto las partículas están unidas, pero ya no se forma una estructura rígida, si no que se adapta a la forma del recipiente que lo contenga.

En los gases, las partículas están totalmente separadas, ocasionalmente chocan, pero siguen separadas, es por esto que los gases ocupan el volumen completo del recipiente que lo contiene y también se pueden comprimir.