Elasticitet (fysik)

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Kroppens 2 tilstand efter kollisionen med det hårdere legeme 1. Kroppen 2 vist i de øverste og nederste linjer deformeres af kollisionen op til den venstre stiplede linje. Det ideelt uelastiske eller plastiske legeme 2 i den midterste række deformeres i samme omfang og forbliver i denne tilstand. I modsætning hertil er deformationen af ​​det elastiske legeme 2 i den øverste række helt trukket tilbage. I tilfælde af det delvist elastiske legeme 2 i den nederste række trækker deformationen sig kun delvist tilbage. Den faste linje viser den endelige tilstand i hvert tilfælde.

Elasticitet er en krops eller materialets egenskab til at ændre form under kraftpåvirkning og vende tilbage til sin oprindelige form, når den virkende kraft ophører (eksempel: fjeder). Man adskiller sig

  • den lineære-elastiske adfærd, som er beskrevet af Hookes lov , forekommer det generelt også med små deformationer
  • den ikke-lineære-elastiske adfærd, hvor spændingen ikke-lineært afhænger af deformationen. Et typisk eksempel her er gummielasticiteten ved større deformationer.

Hvis der stadig er en deformation efter fjernelse af afbøjningskræfterne, kaldes dette "elastisk hysterese ".

Med alle materialer er der en grænse for elasticitetsområdet, over hvilket anelastisk adfærd observeres.

Mekanismer

Hvis en kraft virker på et legeme, forstyrres ligevægtspositionen for dets elementære byggesten ( atomer eller molekyler ). Afstandene mellem dem øges eller reduceres med en lille mængde, den mekaniske energi, der bruges til dette, gemmes, og emnet ændrer sin ydre form. Efter udladningen vender atomerne eller molekylerne tilbage til deres oprindelige positioner, og kroppen antager sin oprindelige ydre form. Energien til deformationen lagres og frigives først igen, når belastningen frigives.

Hvis en bestemt værdi overskrides, når kraften udøves, sker der en plastisk deformation ud over den elastiske deformation. Denne værdi afhænger af materialet og kaldes den elastiske grænse . I spændings-belastningsdiagrammet er det det punkt, hvorfra der opstår en hysterese, når belastningen frigives. Spændingskurven afviger ofte fra det lineære forløb her. Dette punkt er imidlertid ikke klart defineret, men afhænger af målemetoden. Af denne grund er det ofte ikke muligt at tildele kroppe og materialer til egenskaberne af elasticitet og plasticitet, blandt andet er der en kombination af begge egenskaber eller en ændring fra elastisk til plastisk adfærd afhængigt af omfanget, typen og varigheden af kraften.

Viskoelasticitet er en særlig form for elasticitet. Det forekommer hovedsageligt med polymerer og er kendetegnet ved en delvis elastisk, delvis viskøs adfærd. Efter fjernelse af den ydre kraft slapper polymeren kun ufuldstændigt af; den resterende energi spredes i form af strømningsprocesser. Her betyder en stigning i elasticiteten et fald i den viskøse adfærd.

Ansøgninger

Den lineære-elastiske opførsel af nogle materialer med små deformationer bruges til konstruktion og anvendelse af fjedre , se fjederkonstant .

I ingeniørstyrke teorien , mere specifikt inden for bygningskonstruktion og udstyrsteknik, bruges materialernes elastiske egenskaber til at sikre dimensionelle stabilitet af strukturer og enheder under kraftpåvirkning. Med beregningen af ​​elasticiteten opnås en høj belastning på bærende konstruktioner, samtidig med at risikoen for brud undgås.

For at kunne behandle dette beregningsmæssigt målrettede er materialets elasticitet beskrevet detaljeret med:

  • elasticitetsmodulet ; den beskriver forholdet mellem spænding og forlængelse under deformationen af ​​et fast legeme med lineær-elastisk adfærd.
  • komprimeringsmodulet ; med dens hjælp beregnes det, hvilket trykændring på alle sider, der er nødvendigt for at forårsage en vis reversibel volumenændring.
  • forskydningsmodulet ; den giver information om den lineære-elastiske deformation af en komponent som følge af en forskydningskraft eller forskydningsspænding.

Disse tre moduler er forbundet med hinanden via Poissons nummer .

I reologi er lineær elasticitet ud over plasticitet og viskositet en af ​​de tre grundlæggende egenskaber og repræsenteres i de reologiske modeller ved en fjeder, Hooke -elementet.

Se også

litteratur

  • Wilhelm Westphal : Fysik. En lærebog for studerende på universiteter og tekniske gymnasier. 2. udgave. Springer, Berlin 1930.
  • Ernst Grimsehl : Grimsehl lærebog i fysik. Bind 1: Mekanik · Akustik · Varmeteori. 27., uændret udgave. Teubner, Leipzig 1991, ISBN 3-322-00812-6 .

Weblinks

Hentet fra " https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Elastizität_(Physik)&oldid=212770208 "