Konstanta vzmeti proti faktorju togosti
Konstanta vzmeti in faktor togosti sta dve zelo pomembni količini pri proučevanju področja elastičnosti. Te količine igrajo ključno vlogo pri skoraj vseh izračunih na tem področju. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj sta vzmetna konstanta in faktor togosti, njuni definiciji, uporabi faktorja togosti in vzmetne konstante, podobnosti in končno razlika med faktorjem togosti in vzmetno konstanto.
Vzmetna konstanta
Elastičnost je zelo uporabna lastnost snovi. Je sposobnost materialov, da se po odstranitvi zunanjih sil vrnejo v prvotno obliko. Ugotovljeno je, da je sila, ki je potrebna, da elastična vzmet ostane raztegnjena, sorazmerna raztegnjeni dolžini vzmeti. Konstanta sorazmernosti je znana kot vzmetna konstanta in je označena s k. To nam daje enačbo F=-kx. Znak minus pomeni obratno smer x glede na silo. Konstanta vzmeti je definirana kot sila, ki je potrebna za raztezanje vzmeti na enoto dolžine. Enote vzmetne konstante so Newton na meter. Vzmetna konstanta je lastnost predmeta. Elastična potencialna energija sistema je količina dela, ki je potrebna za raztezanje elastičnega predmeta za dano dolžino x. Ker je uporabljena sila F(x)=kx, je opravljeno delo enako integraciji F(x) od nič do x glede na dx; ki je enako kx2/2. Zato je potencialna energija kx2/2. Upoštevati je treba, da potencialna energija katerega koli predmeta, pritrjenega na konec palice, ni odvisna od mase predmeta, ampak samo od konstante vzmeti in raztegnjene dolžine.
Faktor togosti (Youngov modul)
Youngov modul je zelo pomembna lastnost snovi in se uporablja za karakterizacijo togosti materiala. Youngov modul je razmerje med pritiskom na predmet (napetostjo) in deformacijo predmeta. Ker je deformacija brezdimenzijska, so enote Youngovega modula enake enoti tlaka, ki je Newton na kvadratni meter. Pri nekaterih materialih je Youngov modul konstanten v določenem obsegu napetosti. Ti materiali upoštevajo Hookov zakon in se imenujejo linearni materiali. Materiali, ki nimajo konstantnega Youngovega modula, so znani kot nelinearni materiali. Jasno je treba razumeti, da je Youngov modul lastnost materiala, ne predmeta. Različni predmeti, izdelani iz istega materiala, bodo imeli enak Youngov modul. Youngov modul je poimenovan po fiziku Thomasu Youngu. Youngov modul je mogoče opredeliti tudi kot tlak, ki je potreben za enotno obremenitev materiala. Čeprav je enota Youngovega modula Pascal, se ne uporablja široko. Velike enote, kot sta Mega Pascal ali Gigapascal, so uporabne enote.
Kakšna je razlika med konstanto vzmeti in faktorjem togosti?
• Vzmetna konstanta je lastnost predmeta. Faktor togosti je lastnost materiala.
• Isti predmet iz različnih materialov bo imel različne vzmetne konstante.
