Constante de primăvară vs factor de rigiditate
Constanta arcului si factorul de rigiditate sunt doua marimi foarte importante atunci cand studiem domeniul elasticitatii. Aceste cantități joacă un rol vital în aproape toate calculele din acest domeniu. În acest articol, vom discuta despre ce este constanta elastică și factorul de rigiditate, definițiile lor, aplicațiile factorului de rigiditate și constanta elastică, asemănările și, în final, diferența dintre factorul de rigiditate și constanta elastică.
Constante de primăvară
Elasticitatea este o proprietate foarte utilă a materiei. Este capacitatea materialelor de a reveni la forma lor originală după ce forțele externe sunt îndepărtate. Se observă că forța necesară pentru a menține întins un arc elastic este proporțională cu lungimea întinsă a arcului. Constanta de proporționalitate este cunoscută sub denumirea de constantă elastică și se notează cu k. Aceasta ne dă ecuația F=-kx. Semnul minus reprezintă direcția inversă a lui x față de forță. Constanta arcului este definită ca forța necesară pentru întinderea arcului pe unitatea de lungime. Unitățile constantei elastice sunt Newton pe metru. Constanta elastică este o proprietate a obiectului. Energia potențială elastică a sistemului este cantitatea de muncă necesară pentru a întinde obiectul elastic cu o lungime dată x. Deoarece forța aplicată F(x)=kx, munca efectuată este egală cu integrarea lui F(x) de la zero la x, față de dx; care este egal cu kx2/2. Prin urmare, energia potențială este kx2/2. Trebuie remarcat faptul că energia potențială a oricărui obiect atașat la capătul tijei nu depinde de masa obiectului ci doar de constanta elastică și de lungimea întinsă.
Factor de rigiditate (modulul Young)
Modulul Young este o proprietate foarte importantă a materiei și este folosită pentru a caracteriza rigiditatea materialului. Modulul Young este raportul dintre presiunea asupra obiectului (stresul) și deformarea obiectului. Deoarece deformarea este adimensională, unitățile modulului Young sunt egale cu unitățile de presiune, care este Newton pe metru pătrat. Pentru unele materiale, modulul Young este constant pe un anumit interval de solicitare. Aceste materiale se supun legii lui Hooke și se spune că sunt materiale liniare. Materialele, care nu au un modul Young constant, sunt cunoscute ca materiale neliniare. Trebuie să se înțeleagă clar că modulul lui Young este o proprietate a materialului, nu a obiectului. Diferite obiecte realizate folosind același material vor avea același modul Young. Modulul lui Young este numit după fizicianul Thomas Young. Modulul Young poate fi, de asemenea, definit ca presiunea necesară având o tensiune unitară asupra materialului. Chiar dacă unitățile modulului lui Young sunt Pascal, acesta nu este utilizat pe scară largă. Unitățile mari, cum ar fi Mega Pascal sau Gigapascal sunt unitățile utile.
Care este diferența dintre constanta arcului și factorul de rigiditate?
• Constanta elastică este o proprietate a obiectului. Factorul de rigiditate este o proprietate a materialului.
• Același obiect realizat din materiale diferite va avea constante de arc diferite.
