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I + D - INVESTIGACION BASICA DE POLIMEROS - BLOG 2

El proceso de estiramiento de la banda puede seguirse con una representación gráfica de la "tensión convencional" en función de la "deformación unitaria" (figura 4).


Esta última, que mide el grado de estiramiento, es el cociente entre la variación de longitud de la banda y la longitud inicial de la misma sin estirar. Por ejemplo, cuando se duplica la longitud de la banda, el alargamiento es del 100 por ciento y la deformación unitaria es de 1,0.

La tensión convencional es el cociente entre la fuerza con que se tira de la banda y la superficie de la sección transversal tomada en la cara del extensor.

Tal superficie no varió en el curso del experimento, por lo cual los cambios de valor de la tensión convencional reflejan las variaciones en la intensidad de la fuerza aplicada.

En mi caso, al no poder medir la fuerza de tracción, sólo me fue posible registrar gráficamente mis impresiones subjetivas.

Cuando giré el tornillo por primera vez, la tensión se elevó y la banda se estiró marginalmente.


Cuando la deformación unitaria llegó a 0,09 comenzó la estricción de la tira, que se alargó bruscamente, con lo que se alivió la tracción ejercida por el gato y disminuyó la tensión padecida por la banda.

Al ir girando el tornillo aún más, aumentando así la deformación unitaria, la estricción se acrecentó y la tensión siguió disminuyendo.

Si hubiera sido capaz de estrechar por completo la banda sin que ésta se desgarrara por culpa de las muescas accidentales (muy cerca de ello estuve con varias muestras), la tensión hubiera empezado a aumentar de nuevo conforme las moléculas fuertemente ligadas se opusieran al estiramiento ulterior.

Finalmente, la tensión habría partido la banda como si de un hilo quebradizo se tratara.

Antes de que aparezca la estricción, la tensión convencional actúa sobre toda la banda, en todas las secciones. Sin embargo, tras la estricción, la tensión en la zona afectada es mayor que la tensión convencional, puesto que en ese lugar la superficie de la sección transversal se reduce.

Esa tensión local se llama tensión verdadera y es el cociente entre la fuerza de tracción aplicada en la zona y la superficie de la sección transversal de esa zona. En ésta, la deformación unitaria recibe el nombre de deformación unitaria local.

En la figura 5 se representa la tensión verdadera en función de la deformación unitaria local, antes y después de que aparezca la estricción.

Antes de ésta, todas las secciones de la banda sufren la misma tensión y deformación unitaria y el punto representativo de esos valores sube hacia la parte donde se interrumpe la curva.


En cuanto aparece la estricción, el punto A, representativo de las zonas sin estricción, retrocede curva abajo y el punto B, denotativo de la zona afectada, sube aún más curva arriba; o sea, la zona de estricción sufre una tensión y una deformación mayor que las zonas sin estrangular. La línea que enlaza A y B directamente indica la tensión y la deformación unitaria en los cuellos.

Repetí estos experimentos con bandas de una hoja de polietileno transparente comercializada bajo el nombre de Glad. Lo mismo que el parafilm, las tiras de este envoltorio de alimentos oponían tenaz resistencia al estiramiento inicial cediendo luego bruscamente. Sin embargo, a diferencia del parafilm, presentaban estricción en anchura. de izquierda a derecha, y no en espesor.

El estrechamiento, originado en un lugar, se propagaba después gradualmente arriba y abajo de la banda, confiriendo a ésta el aspecto de un deforme reloj de arena. La banda, antes mismo de partirse, presentaba un alargamiento que llegaba al 180 por ciento; su anchura inicial de tres centímetros se había reducido a 0,9 en la zona más estrecha. Ahí, las líneas trazadas a tinta mostraban una deformación unitaria local del orden de 4,0.

Regresemos ahora sobre la cuestión de la letra impresa vista a través de una hoja de polímero.
El tema fue abordado, en 1973, por David Miller, del Hospital Beth Israel y la Universidad de Harvard, y George B. Benedek, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, en su libro Intraocular Light Scattering.

A este efecto lo llamaron "fenómeno del desnudo en la ducha". (Agradezco la referencia a Craigh F. Bohren, de la Universidad estatal de Pennsylvania.)

Para estudiar la razón del sobrenombre, imaginemos que estamos contemplando la ducha de alguien a través de la cortina de plástico que lo protege (o de una puerta rígida del mismo material). Si la persona se encuentra cercana a la cortina, distinguiremos sin dificultad detalles anatómicos; pero, si se sitúa más lejos, los detalles, muy borrosos, no se distinguirán.

Una dependencia similar de la visibilidad con la distancia puede observarse con una cinta adhesiva corriente, de plástico. Sosténgase la cinta (con el lado adhesivo hacia arriba para que no se pegue) encima mismo de esta página, y súbase después gradualmente. Conforme aumente la distancia a la página, las palabras comenzarán a difuminarse hasta tornarse ilegibles.

Para entender cómo se produce la difuminación, centremos la atención en un punto ortográfico de la página. Cuando la luz procedente del punto atraviesa la cinta adhesiva, las moléculas de ésta la difunden (figura 7).


Merced al proceso de difusión, cada rayo original se abre en un estrecho haz cónico centrado en la dirección del rayo original. Podemos caracterizar cada cono por su semiángulo, es decir, por el ángulo que forman los rayos más desviados del cono con la dirección del rayo original.

Supongamos que la cinta se encuentre justo encima del punto y que lo miramos con un
ojo cerrado, desde una distancia de al menos 40 centímetros.
Con el ojo abierto interceptaremos unos rayos que serán aproximadamente perpendiculares a la cinta y que se habrán difundido por las moléculas situadas en la recta que une el ojo con el punto, o por moléculas contiguas a esa recta.

Los rayos difundidos por moléculas más apartadas no incidirán en nuestro ojo y no contribuirán a nuestra visión.

Al tratar de percibir la fuente de los rayos interceptados, nuestro ojo los extrapolará hacia la página, dando la impresión de que proceden de una mancha centrada en el punto verdadero.
Esa mancha no aparecerá con la misma nitidez que el punto, pero aun así será reconocible. Su radio equivaldrá, aproximadamente, al producto de la distancia punto-cinta por la tangente del semiángulo de los conos de difusión.

Seguidamente, elevemos la cinta dos o tres milímetros. Tal como se muestra en la ilustración (figura 7), el semiángulo de cada cono de difusión no varía, pero la mayor distancia punto-cinta esparce más la luz sobre la cinta, con lo que interceptaremos rayos procedentes de una zona de la cinta algo más extensa y también centrada en la recta que une el punto con nuestro ojo.

Al extrapolar esos rayos hacia atrás, nos parecerá que salen de una mancha, situada en la página, algo mayor. La mancha será entonces menos clara y resultará más difícil identificarla con el punto que realmente es.

Supongamos que hay un segundo punto junto al primero. Cuando la cinta está próxima a ellos, las manchitas que percibimos son lo bastante pequeñas y nítidas para que las veamos separadas.
Conforme vayamos elevando la cinta y las manchas se vayan ensanchando, acabarán solapándose hasta que resulten indistinguibles. Tal ocurre con el desnudo tras la cortina de plástico: cuando la figura está cerca del mismo, sus detalles se aprecian bien y son reconocibles; pero, cuando la figura está más lejos, los detalles se difuminan.

Al experimentar con parafilm, observé que oscurecía los detalles de una página impresa que se contemplara a su través, igual que la cinta adhesiva. Asumí, por hipótesis, que el grado de difuminación debía depender del espesor de la hoja de plástico.

Para cierto espesor de ésta, cada rayo procedente de un detalle dado debe atravesar determinado número de moléculas, sufriendo una difusión en un cono de cierto semiángulo; a este semiángulo corresponde establecer a qué distancia de la página puedo sostener la hoja de plástico sin dejar de percibir el detalle en cuestión.

Cabría presumir que, si la hoja adelgaza por la estricción, la luz fuera difundida por menos moléculas y se repartiera así dentro de un cono más estrecho, gracias a lo cual podría yo seguir distinguiendo los detalles con la hoja de plástico más alejada que antes.

Para contrastar esta idea, coloqué un pequeño trozo de parafilm sin estirar sobre uno de los orificios de una plantilla de dibujo técnico y situé el orificio encima de tres pequeños puntos, que marqué con lápiz en un papel. Los puntos formaban una esquina y estaban separados un milímetro vertical y horizontalmente. Icé entonces la plantilla mientras miraba los puntos a través del parafilm. Cuando éste se encontraba a unos dos centímetros del papel, los puntos se difuminaron simultáneamente.

Esta observación la repetí varias veces y saqué la media de las "alturas de difuminación".

A continuación sustituí el parafilm por otro trozo que ya había estirado con el criket. Para mi sorpresa, descubrí que los puntos se difuminaban cuando el plástico se encontraba a sólo medio centímetro de ellos. Además, los dos puntos paralelos a la dirección de la estricción se difuminaban alrededor de un milímetro anterior a los dos puntos orientados perpendicularmente a esa dirección. (Desde luego, esa discrepancia podría haberse debido a una separación desigual entre los puntos situados en las direcciones horizontal y vertical, pero persistió incluso cuando giré el papel 90 grados en torno a mi visual.) Aunque mis observaciones fueron sin duda toscas, indican que, cuando el parafilm sufre estricción, difunde la luz en conos cuyo ancho viene a cuadruplicar la de los conos que se crean cuando la hoja de plástico no se ha estirado.

En mi opinión, la difusión aumenta a causa de la alineación de las moléculas provocada por la estricción.

Cuando la luz se propaga en un medio transparente cuyas moléculas están orientadas al azar, o bien organizadas a una escala mucho menor que la longitud de onda de la luz, se dice que cada molécula difunde la luz independientemente de las otras moléculas.

En tal caso, la luz que por el efecto de difusión es desviada con respecto a la dirección de propagación original es probable que sea anulada por la luz difundida en la misma dirección por otra molécula. (Es decir, cada cresta de una onda coincide con un valle de otra onda y una y otra se interfiere destructivamente.) Por tanto, el semiángulo del cono de difusión se mantiene pequeño.

Pero si, por contra, las moléculas están distribuidas siguiendo cierta organización, y si el espaciado asociado a esa organización es del mismo orden que el valor de la longitud de onda de la luz, las moléculas no difunden la luz independientemente, sino de una manera organizada.
Cuando dos ondas luminosas son difundidas en la misma dirección, las crestas de una onda quizá no coincidan exactamente con los valles de la segunda, la anulación de la luz difundida hacia ese lado es menos completa y el semiángulo de cada cono de difusión se hace más ancho.
Evidentemente, al alinear yo las moléculas provocando estricción en el parafilm, lo que hacía era organizar el fenómeno de difusión, abriendo el cono de difusión y aumentando el emborronamiento producido por la hoja de plástico.







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