Appunti 2B
Una proprietà meccanica è una proprietà di un materiale che indica se il materiale in
questione risponde ad una sollecitazione in maniera elastica (ad esempio deformandosi in
maniera reversibile) o inelastica (ad esempio rompendosi).
Tali proprietà vengono determinate a mezzo di opportune prove (ad esempio prova di
trazione e prova di compressione), che in genere sono standardizzate in modo da potere
essere ripetibili;
È da notare che durante un provino di un materiale può presentare un comportamento
meccanico differente a seconda della direzione lungo la quale si effettua la prova; ciò è
vero nel caso in cui il materiale di cui è costituito il provino sia anisotropo (ad esempio il
legno ha una resistenza a trazione maggiore se la sollecitazione avviene nel senso delle
fibre e minore se avviene in senso trasversale), mentre nel caso in cui il materiale sia
isotropo il valore determinato dalla prova sarà sempre lo stesso per qualsiasi direzione.
La conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali è fondamentale per
scegliere quale tipo di materiale è più adatto per un determinato utilizzo.
Ad esempio, se un manufatto deve essere sottoposto a continue sollecitazioni dinamiche o
periodiche (come nel caso di una molla o di un ammortizzatore), è necessario che sia
costruito con un materiale che abbia un'elevata resistenza alla fatica (ad esempio acciaio
ad alto tenore di carbonio). Oppure se un manufatto durante il suo utilizzo è sottoposto a
continue forze di attrito (come nel caso di un cuscinetto o i pattini del freno), è necessario
che sia costruito con un materiale che abbia un'elevata resistenza d'attrito (ad esempio
materiali sinterizzati).
Le proprietà meccaniche possono essere determinate in risposta a diversi tipologie di
sollecitazione.
A seconda del modo in cui vengono applicate, le sollecitazioni si dividono in:
statiche: quando vengono applicate in modo graduale e per un tempo abbastanza
lungo (dell'ordine del secondo);
dinamiche: quando vengono applicate in un tempo molto breve (come nel caso di
un urto);
concentrate: quando vengono applicate su una superficie molto piccola
(puntiforme);
d'attrito: si generano tra due organi a contatto in moto relativo uno rispetto all'altro;
periodiche: quando si ripetono ciclicamente nel tempo.
Esempi di proprietà meccaniche
A seconda del tipo di sollecitazione alla quale si fa riferimento, si definiscono le seguenti
proprietà meccaniche:
resistenza meccanica è la capacità di un materiale di resistere alle sollecitazioni
statiche;
resilienza è la capacità di un materiale di resistere alle sollecitazioni dinamiche;
durezza è la capacità di un materiale di resistere alle sollecitazioni concentrate;
resistenza d'attrito è la capacità del materiale di resistere alle sollecitazioni
d'attrito;
resistenza alla fatica: è la capacità del materiale di resistere alle sollecitazioni
periodiche.
Sono chiamate statiche quelle forze che generano sollecitazioni in modo continuo e lento.
Le forze statiche, o carichi, generano su un solido sollecitazioni diverse a seconda del
verso e della direzione di applicazione rispetto all’asse geometrico, i tipi di sollecitazioni
statiche sono:
- Compressione: un corpo è sollecitato a compressione quando due forze uguali ed
opposte agiscono lungo l’asse del corpo tendendo ad accorciarlo;
- Trazione: un corpo è sollecitato a trazione quando due forze uguali e contrarie agiscono
lungo l’asse del corpo tendendo ad allungarlo;
- Flessione: un corpo è sollecitato a flessione quando una forza, perpendicolarmente
all’asse del corpo, tende a fletterlo;
- Torsione: un corpo è sollecitato a torsione quando una coppia di forze tendono a far
ruotare una sezione del pezzo rispetto ad un’altra adiacente;
- Taglio: un corpo è soggetto a taglio quando due forze agenti su due sezioni adiacenti del
pezzo, tendono a farle scorrere una rispetto all’altra.
Pertanto si parla di:
resistenza alla trazione
resistenza alla compressione
resistenza alla flessione
resistenza alla torsione
resistenza al taglio.
Spesso il miglioramento di una proprietà meccanica può portare al peggioramento di altre
proprietà meccaniche. In genere aumentando la durezza, la resistenza meccanica e la
resistenza all'usura si diminuisce la resilienza e la resistenza alla fatica.
Ad esempio aumentando la durezza di un pezzo si migliorano la sua resistenza meccanica
e la sua resistenza all'usura, ma peggiorano la sua resilienza e la sua resistenza alla
fatica.
Compito da fare
Riportare le proprietà meccaniche dei materiali di maggiore interesse nella società di oggi,
ossia quelli di frequente utilizzo.
