Materiales polimericos

1. ¿Qué estudia la reologia en materiales polimericos?

Una definición más moderna expresa que la reología es la parte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales que son capaces de fluir. La reología es una parte de la mecánica de medios continuos. Una de las metas más importantes en reología es encontrar ecuaciones constitutivas para modelar el comportamiento de los materiales. Dichas ecuaciones son en general de carácter tensorial.

Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir mediantereómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de la propiedades reológicas más importantes son:

• Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)

• Coeficientes de esfuerzos normales

• Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)

• Módulo de almacenamiento y módulo de perdidas (comportamiento viscoelástico lineal)

• Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal

Los estudios teóricos en reología en ocasiones emplean modelos microscópicos para explicar el comportamiento de un material. Por ejemplo en el estudio de polímeros, éstos se pueden representar como cadenas de esferas conectadas mediante enlaces rígidos o elásticos,

2. A que se debe que un cuerpo se deforme al aplicar una fuerza

Sabemos que cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo provoca en él un cambio en su estado de movimiento lo que significa que si el cuerpo se encontraba en reposo, la fuerza le obliga a moverse, y si ya se encontraba en movimiento, se produce un cambio en su velocidad. Es decir, en cualquier caso adquiere una aceleración (segunda ley de Newton).

En la práctica, esto solo es cierto cuando el cuerpo es muy pequeño, o bien cuando, siendo extenso, es absolutamente rígido, de manera que la fuerza aplicada a uno de sus puntos se transmite instantáneamente y en toda su magnitud a todas las partes del cuerpo. Los cuerpos reales, sin embargo, no son totalmente rígidos; cuando se les aplica una fuerza, se deforman al mismo tiempo que cambia su estado de movimiento. En algunas ocasiones, incluso, si el cuerpo es muy poco rígido, como la plastilina, la fuerza solo genera una deformación del mismo.

3. A que se debe que un cuerpo fluya cuando se aplica una fuerza

Viscosidad, propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.

Según la teoría molecular, cuando un fluido empieza a fluir bajo la influencia de la gravedad, las moléculas de las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o límite para entrar en la región de flujo. Una vez cruzado el límite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir. Debido a la energía transferida, las moléculas que ya estaban en movimiento reducen su velocidad. Al mismo tiempo, las moléculas de la capa de fluido en movimiento cruzan el límite en sentido opuesto y entran en las capas estacionarias, con lo que transmiten un impulso a las moléculas estacionarias. El resultado global de este movimiento bidireccional de un lado al otro del límite es que el fluido en movimiento reduce su velocidad, el fluido estacionario se pone en movimiento, y las capas en movimiento adquieren una velocidad media.

4. Cuáles son las principales propiedades reologicas

Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir mediante reómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de las propiedades reológicas más importantes son:

• Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)

• Coeficientes de esfuerzos normales

• Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)

• Módulo de almacenamiento y módulo de pérdidas (comportamiento viscoelástico

• lineal)

• Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal

5. Explique que es un fluido newtoniano

Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles y sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano.

Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: elaire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.

Matemáticamente, el rozamiento en un flujo unidimensional de un fluido newtoniano se puede representar por la relación:

Donde:

es la tensión tangencial ejercida en un punto del fluido o sobre una superficie sólida en contacto con el mismo, tiene unidades detensión o presión ([Pa]).

es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa•s] o [kp•s/cm2].

es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección

...