Lección Teach
Ensayo de tracción: resistencia y ductilidad en un laboratorio real de materiales
El alumnado utiliza el laboratorio remoto Materials para observar un ensayo de tracción, interpretar evidencias de fuerza-desplazamiento, identificar las regiones elástica y plástica y comparar resistencia y ductilidad sin inventar datos del material que no estén respaldados por las evidencias disponibles.
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Resultados de aprendizaje
Explicar qué mide un ensayo de tracción y qué no puede medir por sí solo.
Identificar la respuesta elástica, la deformación plástica, la fuerza máxima y la fractura a partir de evidencias del laboratorio.
Distinguir la resistencia de la ductilidad utilizando evidencias de fuerza-desplazamiento o de imágenes de resultados.
Indicar qué información adicional de la probeta se necesita para convertir fuerza-desplazamiento en tensión-deformación de ingeniería.
Redactar una interpretación de un resultado real de tracción ajustada a las evidencias disponibles.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
1. Qué puede revelar un ensayo de tracción
12 min
Un ensayo de tracción estira una probeta hasta que se deforma y acaba fracturándose. La máquina registra la fuerza aplicada y puede mostrar el recorrido del travesaño, el alargamiento de la probeta o ambos, según la interfaz. Estas evidencias permiten inferir varios comportamientos del material, siempre que se distingan correctamente los conceptos.
- Comportamiento elástico: la probeta tiende a recuperar su longitud original si se retira la carga.
- Comportamiento plástico: queda una deformación permanente después de retirar la carga.
- Resistencia del material: tensión que soporta el material antes de que se produzca la fluencia, se alcance la tensión máxima o tenga lugar la fractura; exige conocer el área inicial. La fuerza máxima por sí sola describe la capacidad de carga de esa probeta, no una resistencia del material independiente de la geometría.
- Ductilidad: cantidad de deformación plástica que se produce antes de la fractura.
- Rigidez del conjunto de ensayo y probeta: pendiente del tramo inicial aproximadamente lineal de la curva fuerza-desplazamiento para este montaje. No la denomines módulo de Young salvo que se conozcan la geometría de la probeta y la deformación unitaria medida en la longitud de referencia.
Equipo y probeta del ensayo de tracción en Materials
El laboratorio Materials utiliza ensayos reales grabados. Trata el resultado como evidencia experimental, no como una curva ideal de libro de texto.
Si se conocen las dimensiones de la probeta, la fuerza y el alargamiento se pueden convertir en tensión y deformación de ingeniería:
Tensión y deformación de ingeniería
\sigma = \frac{F}{A_0}
\qquad
\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0}
Utiliza unidades compatibles. Si F se expresa en N y A₀ en mm², σ se obtiene en N/mm², que equivale a MPa. Como la tabla registra la fuerza en kN, utiliza σ [MPa] = 1000 · F [kN] / A₀ [mm²]. ΔL y L₀ deben expresarse en la misma unidad; ε es adimensional y también puede indicarse como porcentaje multiplicándola por 100.
No inventes dimensiones que no se proporcionen en esta actividad. El recorrido del travesaño no equivale necesariamente al alargamiento de la longitud de referencia medido con un extensómetro. Si la pantalla del laboratorio solo muestra fuerza y recorrido del travesaño, analiza la curva de fuerza-desplazamiento e indica qué información adicional se necesitaría para obtener la curva tensión-deformación o el módulo de Young.
Explica con tus propias palabras la diferencia entre resistencia, rigidez y ductilidad. Utiliza una frase para cada concepto.
¿Cuándo es válido calcular la tensión de ingeniería a partir del valor de fuerza obtenido en un ensayo de tracción?
2. Realiza y documenta un ensayo de tracción
20 min
Utiliza en el laboratorio Materials la ruta verificada aluminium → AW6060 → as delivered → Tensile test (aluminio → AW6060 → estado de suministro → ensayo de tracción). Si hay tiempo para comparar tratamientos, elige una aleación con dos condiciones disponibles y verificadas, como C45; no presupongas que existe una segunda condición para AW6060.
Equipo de ensayo de tracción
Registra las evidencias que muestre la interfaz del estudiante: observaciones del vídeo, imagen de resultados, valores de la curva o tabla, o datos exportados si la interfaz los ofrece.
Abre Materials y realiza un ensayo de tracción
Abre el laboratorio Materials desde esta actividad.
Sigue, en este orden, la ruta verificada: aluminium → AW6060 → as delivered → Tensile test (aluminio → AW6060 → estado de suministro → ensayo de tracción).
Observa el vídeo del ensayo y la pantalla de resultados.
Registra al menos seis puntos o características de las evidencias de fuerza-desplazamiento: inicio, región lineal inicial, fluencia o transición si se distingue, fuerza máxima, zona próxima a la fractura y observación final o de fractura.
Si el profesorado solicita una comparación, usa una segunda condición de la misma aleación solo si ambas están verificadas y accesibles en la ruta abierta desde TEACH; por ejemplo, dos tratamientos del C45, si son accesibles. Compara materiales distintos solo si el profesorado ha verificado la geometría y ha definido si la comparación será por fuerza o por tensión.
Evidencias del ensayo de tracción
Utiliza una fila por punto o característica. Si la interfaz proporciona un archivo CSV o una tabla, emplea sus valores. Si solo muestra una gráfica o imagen de resultados, registra las coordenadas legibles o describe las características e indica que son estimaciones leídas en la gráfica.
| Material / aleación / tratamiento | Punto o característica | Desplazamiento / recorrido mm | Fuente física del desplazamiento: recorrido del travesaño, alargamiento medido en la longitud de referencia (p. ej., extensómetro) o no informado | Fuerza kN | Datos geométricos conocidos: A₀ sí/no; L₀ sí/no | Observación visual o del resultado | Fuente de la evidencia |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
¿Qué dos filas de tu tabla constituyen las evidencias más sólidas de la capacidad de la probeta para soportar la carga máxima y de su ductilidad? Identifica las filas y explica por qué resultan útiles. Para la evidencia de ductilidad, indica también la fuente física del desplazamiento y sus limitaciones. Si los datos disponibles no permiten evaluar la ductilidad, identifica qué falta y explica por qué la conclusión es indeterminada. Expresa la resistencia como tensión solo si se conoce el área inicial; para comparar fuerzas, confirma que la geometría de las probetas es igual.
3. Interpreta la curva de tracción
20 min
Identifica la región que con mayor probabilidad es elástica. ¿Qué evidencia de la curva fuerza-desplazamiento o de la pantalla de resultados respalda tu elección?
Utiliza tu tabla para formular una afirmación sobre la capacidad de la probeta para soportar la carga máxima y otra sobre su ductilidad. Cada afirmación debe citar una fila o un valor. Si los datos disponibles no permiten evaluar la ductilidad, identifica qué falta y explica por qué la conclusión es indeterminada. Expresa la resistencia como tensión solo si se conoce el área inicial.
Supón que dos probetas alcanzan la misma fuerza máxima, pero una tiene el doble de área de sección transversal que la otra. ¿Alcanzarían la misma tensión máxima de ingeniería (resistencia a tracción)? Explícalo mediante la ecuación de la tensión.
4. Redacta la interpretación del laboratorio
8 min
Redacta una interpretación concisa del ensayo de tracción de tu probeta. Incluye la ruta de la probeta, la evidencia más sólida de capacidad de carga o de resistencia calculada, la evidencia más sólida de ductilidad con la fuente del desplazamiento, una limitación de los datos disponibles e indica si la afirmación se refiere a fuerza-desplazamiento o a tensión-deformación. Si los datos disponibles no permiten evaluar la ductilidad, identifica qué falta y explica por qué la conclusión es indeterminada.
5. Conversación oral opcional sin calificación: planifica una comparación válida
15 min
Con un compañero o con el docente, elige una segunda condición de la misma aleación solo si ambas están verificadas y accesibles en la ruta abierta desde TEACH; por ejemplo, dos tratamientos de C45, si son accesibles. Explica qué datos geométricos y qué magnitud—fuerza o tensión—serían necesarios para una comparación justa. No hace falta entregar una respuesta escrita.
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