Una nueva investigación sobre grietas cambia la forma en que entendemos la física fundamental que las guía. La importancia de las grietas y cómo se propagan es primordial, ya que el comportamiento de las grietas gobierna el material.
Investigadores del Instituto Racah de Física de la Universidad Hebrea de Jerusalem hicieron un descubrimiento que desafía la comprensión convencional de la mecánica de fracturas. El equipo, dirigido por el Dr. Meng Wang, el Dr. Songlin Shi y el Prof. Jay Fineberg, ha demostrado experimentalmente la existencia de grietas de tracción “supercortantes” que exceden los límites de velocidad clásicos y la transición a velocidades casi supersónicas.
Tradicionalmente, se ha observado que los materiales frágiles fallan a través de la rápida propagación de grietas. La mecánica clásica de fracturas describe el movimiento de grietas por tracción que liberan energía elástica dentro de una zona localizada en sus puntas, limitando su velocidad a la velocidad de la onda de Rayleigh (C_R). Sin embargo, los hallazgos recientes de los investigadores de la Universidad Hebrea indican un cambio de paradigma en esta comprensión.
Utilizando materiales neohookeanos frágiles en sus experimentos, el equipo identificó la aparición de grietas de tracción “supercortantes” que aceleran suavemente más allá del límite de velocidad clásico de C_R. Sorprendentemente, se observó que estas grietas también superaban la velocidad de la onda de corte (c_S). En ciertos casos, las velocidades de estas grietas supercortantes se acercaron a las velocidades de onda de dilatación, presentando fenómenos previamente no observados en la mecánica clásica de fracturas.
Uno de los aspectos más notables del descubrimiento es la observación de que la dinámica de supercizalla se rige por principios diferentes a los que guían las grietas clásicas. Este modo no clásico de fractura por tracción no es una ocurrencia aleatoria; más bien, se excita a niveles críticos de deformación que dependen de las propiedades del material.
“Este hallazgo representa un cambio fundamental en nuestra comprensión del proceso de fractura en materiales frágiles”, comentó el profesor Jay Fineberg., el autor correspondiente de la investigación. “Al demostrar la existencia de grietas por tracción supercortante y su capacidad para exceder los límites de velocidad clásicos, hemos abierto nuevas vías para estudiar la mecánica de fractura y sus aplicaciones”.
Las implicancias de esta investigación se extienden más allá del ámbito de la física. Al demostrar que las grietas por tracción pueden superar sus límites de velocidad clásicos, los investigadores han allanado el camino para una nueva comprensión de la mecánica de fracturas.
El artículo fue publicado en Science.
