¿Por qué explota el papel al comprimirlo?

Question

Varios vídeos en línea muestran cómo el papel o la cartulina liberan energía repentinamente en forma de explosión y se transforman en un material quebradizo cuando se someten a la presión suficiente de las prensas.

Se muestran ejemplos en los que el papel/tarjeta está apilado en una pila, doblado muchas veces, o es una pila de cartas o un libro.

Es difícil para mí ser exacto a partir de las imágenes, parece que en cada caso se produce un cambio brusco en el material a una cierta presión que reduce su tamaño, tal vez se trata de un colapso, en algunos casos la presión se libera bruscamente hacia el exterior y el material parece incluso carbonizado después. En el caso de los naipes, gran parte del material se tritura en trozos diminutos, de manera bastante uniforme y a una velocidad que incluso a cámara lenta es perceptiblemente un instante.

P: ¿Por qué el papel o la tarjeta "explotan" y se transforman cuando se les somete a este tipo de tensión?

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Ejemplos:

Baraja de cartas: https://www.youtube.com/watch?v=ETjVjhZOLSI

Hoja de papel doblada repetidamente: https://m.youtube.com/watch?v=KuG_CeEZV6w

Un libro: https://m.youtube.com/watch?v=PmvKlnhMjUw

Otro libro, fíjate en el objeto de metal pesado del fondo que se lanza al aire: https://m.youtube.com/watch?v=RoVxbLLQdPU

Answer 1

Suponiendo que la cubierta no se abombe demasiado en los laterales (como sugiere el vídeo), la prensa ejerce un trabajo $W$ en la cubierta acc.:

$$W=\int_0^yFdy$$

Con $F$ la fuerza ejercida por la prensa y $y$ el desplazamiento.

Este trabajo se convierte en energía potencial y se almacena en la cubierta.

Como se sugiere en la respuesta a esta pregunta La alta presión puede destruir la estructura del papel y reducir su resistencia mecánica.

Un factor importante también puede ser que las cartas nuevas y de buena calidad son muy resbaladizo para que los trozos de carta puedan convertir parte de esa energía potencial en energía cinética traslacional (horizontal). (Obsérvese que con papel normal no se produce tal "explosión").

Esto también puede explicar por qué después de la "explosión" todavía se encuentra una cantidad considerable de material de carda entre el yunque y la prensa: la salida repentina de material también reduce la presión muy rápidamente y el proceso de "explosión" se detiene entonces.