Ensayo de tracción de materiales: curva tensión–deformación, límite elástico y resistencia a la tracción
TecnologíaIngeniería mecánicaEdades 16–17Laboratorio virtual
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Una probeta metálica se sujeta en una máquina de ensayo de tracción: mueve el deslizador (o pulsa Tracción auto) para aumentar el alargamiento mientras la probeta se estira, sufre estricción y por último se rompe. La gráfica de tensión σ = F/S₀ frente a deformación ε = Δl/l₀ se dibuja en tiempo real y marca el límite de proporcionalidad, el límite elástico σ_ch y la resistencia a la tracción σ_b. Cambia el material para comparar acero dulce CT38, acero C45, fundición gris (frágil), aleación de aluminio y cobre. La pantalla Módulo de Young es el experimento de Searle: carga un alambre largo, lee el alargamiento en un tornillo micrométrico y el diámetro con un micrómetro, representa la carga frente al alargamiento con la región elástica marcada y obtén E de la pendiente.
Lección: Materiales de uso técnico: propiedades mecánicas de los materiales (resistencia, ductilidad, dureza); el ensayo de tracción y la curva tensión–deformación
Qué muestra
El ensayo de tracción es la forma estándar de medir lo resistente y lo dúctil que es un metal: la fuerza y el alargamiento se convierten en tensión σ = F/S₀ y deformación ε = Δl/l₀ para comparar probetas de distintos tamaños. Al principio el metal cumple la ley de Hooke σ = E·ε; pasado el límite de fluencia se deforma de forma permanente, se endurece, forma un cuello y se rompe. La pantalla Módulo de Young mide E como en el laboratorio escolar con el aparato de Searle: un alambre largo se carga por pasos, el micrómetro mide el pequeño alargamiento y E = (F/ΔL)·(L/A) sale de la parte recta y elástica de la gráfica carga–alargamiento.
Cómo usarla
En la pestaña Ensayo de tracción, elige el Material de la probeta y pulsa Tracción auto, o arrastra el control Alargamiento, y observa la gráfica tensión–deformación. En la pestaña Módulo de Young (Searle), lee el diámetro del alambre en el micrómetro, sube la Carga añadida paso a paso y pulsa Anotar lectura cada vez. Usa la pendiente de los puntos elásticos, la Longitud del alambre L y el área A = πd²/4 para hallar E, y prueba el cobre para ver el límite elástico.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla inicial Ensayo de tracción, Módulo de Young (Searle)
- Material de la probeta Acero CT38 (acero al carbono común), Acero C45 (acero al carbono de calidad), Fundición gris GX15-32 (material frágil), Aleación de aluminio (duraluminio), Cobre puro (muy dúctil)
- Diámetro de la probeta d₀ 5–20 mm
- Longitud calibrada l₀ 50–200 mm
- Velocidad de tracción (deformación por segundo) 1–20 %/s
- Pantalla módulo de Young: material del alambre Acero, Latón, Cobre
- Pantalla módulo de Young: alambre de ensayo Alambre A (fino), Alambre B, Alambre C (grueso)
- Pantalla módulo de Young: longitud L del alambre 1–3 m
Preguntas para explorar
- ¿Por qué la gráfica representa la tensión frente a la deformación y no la fuerza frente al alargamiento?
- ¿Cuál de los cinco materiales tiene el mayor alargamiento a la rotura y qué indica eso sobre su ductilidad?
- Según las curvas, ¿una pieza de máquina que debe soportar impactos debería ser de fundición gris o de acero?
