Rigidez

En ingeniería, la rigidez es una medida cuantitativa de la oposición a las deformaciones elásticas producidas en un material a causa de una fuerza o un esfuerzo, que contempla la capacidad de un elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones.^[1]​

Los coeficientes de rigidez son magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces se calculan como la razón entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicación de esa fuerza. Usado en Movimiento Armónico Simple (M.A.S. oscilador o vibrador sin amortiguador) como coeficiente de proporcionalidad de la elongación del resorte o muelle (x=[m]) en la sumatoria de fuerzas del sistema masa-resorte que se describe mediante una ecuación diferencial ordinaria EDO, para convertir dicha elongación en metros a una fuerza en newtons de esfuerzo normal de deformación elástica a tracción o compresión según la ley de Hook, (no confundir con tensión normal que es una presión resultante de esta ni con tensión cortante (o tangencial) o su respectiva fuerza esfuerzo cortante) véase tensor de deformación y energía de deformación. Es de resaltar que la dimensión o unidad es idéntica con la que se mide la tensión superficial ósea N/m en mecánica de fluidos y no debe confundirse con [N*m=J] del escalar energía ni con [mxN] del vector momento de fuerza.

El resorte produce una fuerza conservativa pues solo depende de la posición de la deformación mientras que el amortiguador cuya fuerza depende de la velocidad de deformación elástica es un elemento pasivo que produce una fuerza disipativa (que depende del tiempo o la velocidad) amortiguamiento usado en sistemas de control automático (teoría de control) para reducir el momento o movimiento (cantidad de movimiento o velocidad dinámica) del sistema (la masa) progresivamente dando lugar a una gráfica, de la familia de curvas solución de la EDO con amortiguador, que oscila cada vez menos hasta relativamente estabilizarse tras un intervalo de tiempo o en el infinito siendo que sin el amortiguador dicha grafica sería una función coseno que oscila a la misma amplitud constante y permanentemente ya que dicha función coseno es la solución de la EDO de masa resorte sin el amortiguador, es así también como el arrastre en mecánica de fluidos es una forma de amortiguamiento viscoso pues es una fuerza disipativa proporcional a la velocidad relativa del fluido incidente (velocidad del movimiento del vehículo más la velocidad del viento en contra) equivalente a la resistencia eléctrica que disipa energía en forma de calor, pues el arrastre resta o disipa momento o energía al sistema cuerpo en movimiento, no conservándose constante el momento.

${\displaystyle K_{i}={\frac {F_{i}}{\delta _{i}}}}$

Para barras o vigas se habla así de rigidez axial, rigidez flexional, rigidez torsional o rigidez frente a esfuerzos cortantes, etc.^[2]​

La deformación δ en resistencia de materiales por lo general se expresa con un escalar adimensional delta minúscula, aunque en esta ecuación no es así, la deformación aquí es un escalar longitud de desplazamiento o elongación unitario (o no) de deformación elástica (no plástica) en metros según el S.I. MKS.

Una colisión se dice colisión elástica cuando no hay perdida de energía o momento en dicha colisión debido a la deformación plástica de los cuerpos chocados ya que el resorte (operador elástico) que describe la deformación elástica del choque elástico no disipa energía por lo que un choque elástico es un choque donde no hay perdida o disipación de energía, pues todo el momento o movimiento se transfiere, sin perdidas, de un cuerpo al otro con el que choca conservándose constante dicho momento (ley fundamental de la dinámica).

1. ↑ Baumgart F. (2000). «Stiffness--an unknown world of mechanical science?». Injury (Elsevier) 31: 14-84. doi:10.1016/S0020-1383(00)80040-6. «“Stiffness” = “Load” divided by “Deformation”». 
2. ↑ Martin Wenham (2001), «Stiffness and flexibility», 200 science investigations for young students, p. 126, ISBN 978-0-7619-6349-3 .