Cómo afecta la temperatura al estiramiento de una goma elástica

Escrito por grahame turner | Traducido por martin santiago
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Cómo afecta la temperatura al estiramiento de una goma elástica
Las gomas son objetos familiares con algo de física extraña. (elastic band image by Christopher Hall from Fotolia.com)

La mayoría de las cosas en la naturaleza se comportan de una manera bastante predecible. La mayoría de las personas pueden hacer predicciones sobre la temperatura y cómo afectará a las cosas: el calor expande, el frío contrae. Observa un pastel en un horno y te darás cuenta de que se expande a medida que la masa se calienta. Cuando consideramos una banda de goma, esperamos que se comporte de manera similar, pero una de las cosas extrañas de la goma es que hace lo contrario.

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Conceptos erróneos

La hipótesis es que una banda de goma caliente se expandirá. Sin embargo, si se calienta una banda de goma con un secador de pelo, te darás cuenta de que hace exactamente lo contrario, ¡se contrae! La banda de goma en realidad se contraerá debido a las propiedades moleculares del caucho. Las bandas de goma también se vuelven más frágiles en caliente, algo que podría asociarse con el frío, ya que has visto romperse el hielo cuando es golpeado por algo sólido.

Moléculas

Todo en el mundo está hecho de moléculas, y las gomas no son una excepción. Las moléculas son partículas minúsculas, formadas por varios átomos diferentes. En los sólidos, tales como el caucho, están tratando de encajarse en una forma definida. Millones y millones de moléculas de goma dispuestas en una banda y unidas en los dos extremos forman una banda de goma. Las moléculas, sin embargo, se ven afectadas por la temperatura, se mueven más rápido con más calor y más lento con menos.

Comportamiento normal

Bajo condiciones normales de temperatura, la razón por la que una banda de goma se contrae de nuevo es también debido a sus propiedades moleculares. Las hebras que forman la banda de caucho se estiran, pero quieren volver a su forma natural. Es algo así como cuando te estiras después de sentarte por largo tiempo: tus brazos se levantan en el aire, pero no quieres andar por ahí así (al menos, no muy a menudo). Los músculos están más cómodos cuando están en su posición de reposo; lo mismo se aplica a las moléculas en una banda de goma.

Efectos del calor

El comportamiento de las moléculas bajo el efecto del calor sugeriría que la banda de caucho se vuelve más flexible y más amplia. Sin embargo, debido a la disposición de las partículas, la banda se hace más pequeña. Es algo así como una cerca en una colina, cuando todos los clavos están en su lugar, la cerca es fuerte, pero si se quitan los clavos y haces que los listones sean más móviles, con el tiempo se derrumbará por la colina, y ocupará menos espacio. Esta es una analogía imperfecta, pues la banda de goma conserva su forma, pero el concepto es parecido.

Efectos del frío

Lo contrario también es cierto. Si enfrías una banda de goma, en realidad se estira y expande ligeramente. Esto es porque las moléculas se organizan en una forma más eficiente de estiramiento. Debido a que las moléculas son más rígidas y estructuradas, son realmente más fuertes. Volviendo a la analogía de la cerca, una cerca más recta y mejor construida en realidad será mucho más robusta que una mal construida. Una vez más, la analogía es imperfecta, porque las cercas no se estiran muy bien.

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