Compresión (física) para niños
La compresión es cuando aplicamos fuerzas que "empujan" un material o una estructura desde diferentes lados. Estas fuerzas buscan reducir el tamaño del objeto en una o más direcciones. Es lo contrario de la tensión o tracción, que es cuando las fuerzas "jalan" hacia afuera. También es diferente de las fuerzas de corte, que intentan deslizar partes de un material una sobre otra.
La capacidad de un material o estructura para soportar la compresión es muy importante en la ingeniería.
En la compresión uniaxial, las fuerzas se aplican en una sola dirección. Esto hace que el objeto se acorte en esa dirección. Las fuerzas de compresión también pueden aplicarse en varias direcciones. Por ejemplo, si empujamos los bordes de una placa hacia adentro para reducir su área, hablamos de compresión biaxial. Si empujamos toda la superficie de un objeto hacia adentro para reducir su volumen, como cuando apretamos una pelota de goma, se llama compresión isótropa o compresión hidrostática. Este último tipo de compresión es el único que pueden soportar los líquidos y los gases de forma constante.
En una onda de sonido, que es un tipo de onda longitudinal, el medio se mueve en la misma dirección que la onda. Esto crea zonas donde el material se comprime y otras donde se expande (rarefacción).
Contenido
¿Qué le pasa a los materiales al comprimirse?
Cuando un material se somete a compresión, siempre se deforma un poco. Esto significa que la posición de sus átomos y moléculas cambia. Esta deformación puede ser temporal, es decir, el material vuelve a su forma original cuando las fuerzas de compresión desaparecen. O puede ser permanente, si el material se queda deformado. Cuando la deformación es temporal, el material crea fuerzas internas que se oponen a la compresión y pueden equilibrarla.
Compresión en líquidos y gases
Los líquidos y los gases no pueden soportar una compresión constante en una o dos direcciones. Se deformarían muy rápido y de forma permanente, sin ofrecer resistencia. Sin embargo, sí pueden soportar la compresión isótropa, como la presión del agua en el fondo del mar. También pueden comprimirse por un momento, como ocurre en una onda de sonido.
Casi todos los materiales comunes se encogen de volumen cuando se comprimen de forma isótropa. Si se comprimen en dos direcciones, su área se reduce. Si se comprimen en una dirección, su longitud se acorta. La forma en que se deforman puede no ser uniforme y no siempre se alinea con la dirección de las fuerzas. Lo que sucede en las direcciones donde no hay compresión depende del material. La mayoría de los materiales se expanden en esas direcciones, pero algunos materiales especiales pueden no cambiar o incluso encogerse. Estudiar cómo un material se deforma bajo diferentes fuerzas es parte de la Mecánica de medios continuos.
¿Para qué se usa la Compresión?
La compresión de los objetos sólidos es muy importante en la ciencia de materiales, la física y la ingeniería estructural. Esto se debe a que la compresión produce cambios notables en los materiales.
En la ciencia y la ingeniería
Al aplicar compresión, podemos medir propiedades importantes de los materiales, como su resistencia a la compresión (cuánto pueden soportar antes de romperse) o su módulo de elasticidad (qué tan rígidos son).
Existen máquinas especiales para probar la compresión, desde las muy pequeñas que caben en una mesa hasta las gigantes que pueden aplicar fuerzas de más de 53 millones de Newtons.
Almacenamiento y transporte
Los gases a menudo se guardan y transportan muy comprimidos para que ocupen menos espacio. Por ejemplo, el aire comprimido se usa para inflar globos, botes de goma y otras estructuras inflables. Los líquidos comprimidos se utilizan en equipos hidráulicos, como los frenos de un coche, y en la fracturación para extraer recursos del subsuelo.
La Compresión en las Máquinas
Motores de coches y motos
En los motores de combustión interna, como los de los coches o las motos, la mezcla de aire y combustible se comprime antes de encenderse. Esta compresión hace que el motor funcione mejor y sea más potente. Por ejemplo, en el ciclo de un motor, el pistón sube y comprime la mezcla dentro del cilindro.
Máquinas de vapor
En las máquinas de vapor, la compresión ocurre cuando la válvula de escape se cierra antes de que el pistón termine su recorrido. Esto atrapa una parte del vapor de escape dentro del cilindro. Este vapor se comprime a medida que el pistón termina su movimiento, creando una especie de "colchón" que ayuda a frenar el pistón suavemente. Esto reduce el desgaste de las piezas del motor y evita un golpe brusco cuando entra el vapor fresco para el siguiente movimiento.
Véase también
En inglés: Compression (physics) Facts for Kids
