2. Caracter�sticas de los s�lidos

Corresponde a la sesi�n de GA 4.2 �QU� DURO...!

Una sustancia s�lida tiene forma y volumen propios, mientras no se le someta a potentes acciones mec�nicas.

Seg�n la teor�a at�mica moderna, los �tomos de una sustancia s�lida se encuentran muy cerca unos de otros, vibrando en su lugar sin moverse de un lado a otro, y unidos por fuerzas el�ctricas relativamente intensas. De esta manera se explica el por qu� un s�lido conserva su forma y ofrece cierta resistencia a las deformaciones.

Un cristal es cualquier cuerpo s�lido que, en su estado natural, presenta una forma poli�drica m�s o menos regular; si una estructura se repite ordenadamente en todo el s�lido forma una red cristalina, por ejemplo: la sal y los metales s�lidos.

Algunos s�lidos que no son cristalinos se denominan s�lidos amorfos (sin forma), en este tipo de sustancias los �tomos no se encuentran ordenados y por tanto el s�lido no posee una forma geom�trica definida.

Los �tomos poseen masa y part�culas con carga el�ctrica; entre esas part�culas existen fuerzas el�ctricas de atracci�n y de repulsi�n. De aqu� se deduce que las mol�culas se constituyen por el efecto de las fuerzas gravitacionales, las de atracci�n y de repulsi�n.

Pero, �por qu� no todos los s�lidos se unen unos con otros? Porque la fuerza de atracci�n depende de la distancia: cuando las mol�culas est�n muy juntas la fuerza de atracci�n es suficiente para mantenerlas unidas y formar un s�lido.

Un s�lido no es f�cil de comprimir debido a que las mol�culas se repelen si se encuentran demasiado cerca, por ejemplo: cuando se comprime un s�lido y �ste se deforma, al suprimir la fuerza exterior, las fuerzas de repulsi�n entre las m�leculas las separan de nuevo. La magnitud de la deformaci�n sufrida por el s�lido depende de la magnitud de la fuerza aplicada, a mayor magnitud, mayor es la deformaci�n sufrida.

Los s�lidos presentan las siguientes propiedades:

. Elasticidad: es la tendencia de un cuerpo a recuperar su forma original, cuando se retira la fuerza externa deformante. No todas las sustancias son el�sticas, eso se debe a que las fuerzas entre las mol�culas a veces no son lo suficientemente grandes para restaurar la forma original del s�lido; incluso los cuerpos el�sticos no recuperan totalmente su forma original si la fuerza que se les aplic� fue de una magnitud tal que los deform� demasiado.

La deformaci�n real de un cuerpo es el cambio de forma producido por una fuerza aplicada y puede medirse de manera cuantitativa. Matem�ticamente se expresa como: donde F es la fuerza aplicada a un cuerpo sobre toda su �rea, S es la superficie ocupada y P es la presi�n (ya que toda fuerza ejerce una presi�n)

Por la relaci�n matem�tica que mantienen, se observa que el valor de la presi�n P puede aumentar si aumenta la magnitud F de la fuerza, o si disminuye la superficie S de aplicaci�n.

La unidad de presi�n es el pascal, que equivale a N/m�.

Ejemplo:

Calcular las diferentes presiones que soporta el piso, cuando una persona de peso igual a 56.5 N est� de pie apoy�ndose sobre el tac�n de uno solo de sus zapatos; si es un tac�n de zapato de mujer su �rea ser� de S=0.0001 m�, si es de un tac�n de zapato de hombre, su �rea ser� de S=0.0036 m�.

a) Para el tac�n de 0.0001 m�:

a) Para el tac�n de 0.003 6 m�

Dureza: es la oposici�n a ser rayado; si las fuerzas entre los �tomos o mol�culas de un s�lido son muy grandes, la dureza aumenta.

Tenacidad: es la capacidad para resistir a la ruptura o perforaci�n por una fuerza externa. Esta propiedad tambi�n se determina por la naturaleza de las fuerzas entre �tomos y mol�culas.

En materiales como los metales estas propiedades pueden verse modificadas si el metal se calienta, o si se somete a tratamientos mec�nicos especiales, o si contiene impurezas.

Existen 2 clases de fuerzas intermoleculares:

- La fuerza de cohesi�n: es la fuerza de atracci�n entre mol�culas o �tomos de la misma clase; por ejemplo: las gotas de aceite que se unen.

- La fuerza de adhesi�n: es la fuerza de atracci�n entre �tomos o mol�culas diferentes; por ejemplo: la adhesi�n entre el papel y el pegamento.