Joustavuus fysiikassa

Selitämme, mikä on fysiikan joustavuus ja kuinka tämän ominaisuuden kaava on. Lisäksi esimerkkejä ja mitkä ovat joustavat materiaalit.

1. Mikä on fysiikan joustavuus?

Kun fysiikassa viitataan joustavuuteen, tarkoitamme tiettyjen materiaalien ominaisuuksia, jotka deformoituvat niihin vaikuttavan ulkoisen voiman vaikutuksesta, ja palauttavat sitten alkuperäisen muodonsa, kun mainittu voima katoaa. Tämän tyyppinen käyttäytyminen tunnetaan nimellä `` palautuvat muodonmuutokset '' tai muodomuisti.

Kaikki materiaalit eivät tietenkään ole joustavia, ja ne, jotka rikkoutuvat, sirpaloituvat tai pysyvät muodonmuutoksissa ulkoisen voiman vaikutuksen jälkeen, ne eivät yksinkertaisesti ole joustavia.

Joustavuuden periaatteita tutkii muodonmuutettavien kiintoaineiden mekaniikka joustavuus teorian mukaan, joka selittää kuinka kiinteä aine deformoituu tai se liikkuu vasteena siihen vaikuttaviin ulkoisiin voimiin.

Siten, kun nämä muotoa muuttavat kiinteät aineet vastaanottavat mainitun ulkoisen voiman, ne muotoutuvat ja kerääntyvät sisätilaansa määrän elastista potentiaalienergiaa ja siten myös sisäistä energiaa. .

Mainittu energia, kun muodonmuutosvoima on poistettu, on se, joka pakottaa kiinteän aineen palauttamaan muodonsa ja muuttuu kineettiseksi energiaksi, jolloin se liikkuu tai värisee.

Muodostuneen esineen ulkoisen voiman suuruus ja joustavuuskertoimet ovat ne, jotka sallivat laskea muodonmuutoksen koon, elastisen vasteen suuruuden ja kertyneen jännityksen prosessissa

Katso myös: Inertia.

1. Joustavuuskaava fysiikassa

Kun voima kohdistuu joustavaan materiaaliin, se deformoituu tai puristuu.Mekaanikolle tärkeä asia on voimamäärä, joka kohdistetaan pinta-alayksikköä kohti, johon kutsumme vaivaa ( ).

Kutsumme aineen muodonmuutoksen venytys- tai puristumisastetta ( ) ja lasketaan se jakamalla kiinteän aineen liikkeen pituus (ΔL) sen alkuperäisellä pituudella (L0), toisin sanoen: ϵ = ΔL / L 0.

Toisaalta yksi tärkeimmistä elastisuutta koskevista laeista on Hooken laki . Tämän lain muotoili seitsemännentoista vuosisadan fyysikko Robert Hooke tutkiessaan jousia ja ymmärtääkseen, että niiden kutistamiseen tarvittava voima oli verrannollinen jousen pituuteen.

Tämä laki on muotoiltu seuraavasti: F = ˗kx, missä F on voima, x ymmärtämisen tai pidentymisen pituus ja k suhteellisuusvakio (jousvakio), joka ilmaistaan ​​newtoneina metreinä (N / m).

Lopuksi tämän lain voimaan liittyvä elastinen potentiaalienergia esitetään kaavalla: Ep (x) = ½. k.x2 .

1. Esimerkkejä fysiikan joustavuudesta

Materiaalien joustavuus on ominaisuus, jota testaamme päivittäin. Joitakin esimerkkejä tästä voi olla:

• Jouset. Tiettyjen painikkeiden alla olevat jouset, jotka työntävät leivänpaaimen leivän ylös, kun ne ovat valmiita, toimivat joustavan jännityksen perusteella: ne puristetaan ja keräävät potentiaalista energiaa, sitten ne vapautetaan ja palauttavat muodonsa heittämällä leipä ylös paahdettu.
• Painikkeet. Televisiokaukosäätimen painikkeet toimivat niitä muodostavan materiaalin joustavuuden ansiosta, koska niitä voidaan puristaa sormemme voimalla aktivoimalla alla oleva piiri ja palauttamalla sitten alkuperäinen sijainti (lopeta virtapiiri välittömästi. ), valmis painamaan uudelleen.
• Kumi . Hartsi, josta kumia tai purukumia valmistetaan, on erittäin joustava siihen pisteeseen, että voimme puristaa sen hampaiden väliin tai laajentaa sitä täyttämällä sen ilmalla ja tekemällä pumpun odottamalla, että se säilyttää enemmän tai vähemmän alkuperäisen muodon.
• Renkaat Lentokoneesta, autosta, moottoripyörästä ne toimivat kumin joustavuuden perusteella, joka on kerran ilmalla täytetty ja joka kestää koko ajoneuvon valtavan painon ja muodonmuuttuu hieman, mutta menettämättä muotomuistiaan, joten se käyttää vastus ja pitää ajoneuvon ripustettuna.

1. Joustavat materiaalit

Joustavia materiaaleja, joita voidaan palauttaa alkuperäiseen muotoonsa osittaisen tai täydellisen muodonmuutoksen kärsimisen jälkeen, on paljon, ja voimme luetella joitain niistä, kuten: kumi, kumi, nylon, lycra, lateksi, purukumi, villa, silikoni, vaahtomukka, grafeeni, lasikuitu, muovi, köysi. Tämäntyyppiset materiaalit ovat erittäin hyödyllisiä teollisuudessa, koska niistä voit tehdä loputtomia sovelluksia ja käytännön kohteita.