Fracturas frágiles y dúctiles: materiales y propiedades

Publicado el 15 octubre, 2024 por Rodrigo Ricardo

¿Qué es frágil?

Algo frágil se caracteriza por ser duro pero que se rompe con facilidad. Alguien podría definir frágil como algo que se fractura o se rompe con poca deformación elástica o plástica. Normalmente, este tipo de fractura produce un sonido de chasquido agudo. Cuando el material se rompe, se absorbe poca o ninguna energía ya que se somete a tensión. Cuando un material frágil se fractura, es fácil volver a colocar las piezas juntas y encajan bien debido a la falta de deformación.

¿Qué significa frágil? Piense en sostener una rebanada de pan blando y una rebanada de pan tostado casi quemado. El pan se doblará fácilmente y mostrará deformación mucho antes de romperse o fracturarse. La tostada se romperá casi instantáneamente cuando se le aplique presión y energía. La tostada es un ejemplo de un material frágil, especialmente en comparación con el pan más dúctil. Dúctil es la capacidad de doblarse, deformarse o estirarse.

Lápiz amarillo con goma de borrar que representa material quebradizo

Propiedades de los materiales frágiles

Los materiales frágiles comparten muchas de las mismas propiedades.

  • Duro – Los materiales frágiles se consideran duros y sólidos.
  • Falta de deformación: los materiales frágiles no se doblan ni se deforman antes de romperse.
  • Baja resistencia al impacto: los materiales frágiles no pueden soportar un gran impacto sin fracturarse.
  • Baja resistencia a la vibración: los materiales frágiles no pueden soportar vibraciones fuertes o repetidas sin fracturarse.
  • Alta resistencia a la compresión: cuando los materiales frágiles se comprimen, son fuertes y resisten la rotura.
  • Baja resistencia a la tracción: cuando los materiales frágiles se estiran o tiran, se fracturan fácilmente.

Un ejemplo de material frágil son las baldosas de cerámica. Las baldosas de cerámica son duras y se pueden comprimir al caminar sobre ellas o al colocar muebles encima sin ningún problema. Mantienen su forma y no muestran signos de desgaste. Sin embargo, si se les cae algo pesado encima o sufren un terremoto, es probable que se fracturen y se rompan.

Las baldosas cerámicas representan materiales quebradizos.

Fractura dúctil

Para comprobar la ductilidad de un material, los científicos realizan una prueba de tensión de tracción. Tiran del metal para intentar estirarlo hasta convertirlo en un alambre. El punto en el que se rompe se denomina fractura dúctil. La ductilidad se define por el grado en que un material sufre una deformación plástica bajo tensión de tracción. Tanto la plastilina como la masilla tonta son conocidas por su alta ductilidad.

Dúctil vs. Frágil

Los materiales dúctiles se estiran fácilmente para formar alambres y muestran una clara deformación bajo presión. Los materiales frágiles se rompen en lugar de estirarse y, a menudo, se fracturan limpiamente, por lo que el material se puede volver a unir fácilmente porque no se deforma antes de fracturarse.

Cinco hombres nativos que rompen piedras para hacer lanzas de sílex y herramientas a partir de un metal posiblemente quebradizo

La mayoría de los ingenieros prefieren utilizar materiales dúctiles siempre que sea posible. Estos materiales muestran signos de deformación antes de fracturarse, lo que significa que un puente o un edificio mostrarían desgaste antes de romperse. Estas deformaciones permiten a los ingenieros inspeccionar y abordar los problemas antes de que se produzca una falla catastrófica. Los materiales frágiles parecen funcionar perfectamente un minuto y al minuto siguiente pueden romperse.

Los automóviles se construyen principalmente con materiales dúctiles. Cuando un parachoques de plástico choca contra un poste, a menudo se puede recuperar su forma original. Cuando un parachoques de metal choca contra un poste, también se puede reparar. Si el parachoques fuera de vidrio, se rompería y no brindaría protección. Se prefieren los materiales dúctiles para absorber la energía de una colisión y no transmitirla a los pasajeros.

Esquina de un automóvil blanco con un parachoques abollado que soporta dúctil vs. frágil.

Materiales que son frágiles

Hay muchos materiales diferentes que son frágiles, entre ellos:

  • bismuto
  • hueso
  • ladrillo
  • maní crujiente
  • hierro fundido
  • cerámico
  • tiza
  • chocolate
  • concreto
  • diamante
  • cáscaras de huevo
  • vaso
  • grafito
  • pasta (sin cocer)
  • yeso (seco)
  • porcelana

Resumen de la lección

Se dice que algo frágil se fractura o se rompe con poca o ninguna deformidad. Lo opuesto a frágil es dúctil. Algo dúctil se dobla o se estira, mostrando deformidad antes de fracturarse. La ductilidad mide cuánto puede deformarse un material antes de romperse. Debido a que la ductilidad es una medida, los materiales frágiles tienen una ductilidad menor que los materiales dúctiles.

Existen muchos materiales frágiles comunes, entre ellos el vidrio, las cáscaras de huevo y la cerámica. La mayoría de los metales y plásticos son dúctiles. Los ingenieros prefieren utilizar materiales dúctiles. Estos materiales muestran deformidad antes de romperse, lo que hace que sea más fácil predecir una fractura antes de que ocurra. Los materiales frágiles suelen fallar catastróficamente con un aviso mínimo, si es que lo hay. Los diseñadores de joyas también aprecian las cualidades de flexión de los materiales dúctiles en sus productos.

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