Tavaszi konstans vs merevségi tényező
A rugóállandó és a merevségi tényező két nagyon fontos mennyiség a rugalmasság területén. Ezek a mennyiségek létfontosságú szerepet játszanak szinte minden számításban ezen a területen. Ebben a cikkben megvitatjuk, mi az a rugóállandó és a merevségi tényező, azok definíciói, a merevségi tényező és a rugóállandó alkalmazásai, a hasonlóságok és végül a merevségi tényező és a rugóállandó közötti különbség.
Tavaszi konstans
A rugalmasság az anyag nagyon hasznos tulajdonsága. Ez az anyagok azon képessége, hogy a külső erők eltávolítása után visszanyerjék eredeti alakjukat. Megfigyelhető, hogy a rugalmas rugó megfeszítéséhez szükséges erő arányos a rugó nyújtott hosszával. Az arányossági állandót rugóállandónak nevezik, és k segítségével jelöljük. Ez adja az F=-kx egyenletet. A mínusz jel az x ellentétes irányát jelöli az erővel. A rugóállandó az az erő, amely a rugó hosszegységenkénti megnyújtásához szükséges. A rugóállandó mértékegysége Newton per méter. A rugóállandó az objektum tulajdonsága. A rendszer rugalmas potenciális energiája az a munkamennyiség, amely a rugalmas tárgy adott x hosszúságú nyújtásához szükséges. Mivel a kifejtett erő F(x)=kx, az elvégzett munka megegyezik F(x) nulláról x-re történő integrálásával, dx-hez képest; ez egyenlő kx2/2-vel. Ezért a potenciális energia kx2/2. Meg kell jegyezni, hogy a rúd végére rögzített bármely tárgy potenciális energiája nem a tárgy tömegétől, hanem csak a rugóállandótól és a nyújtott hossztól függ.
Merevségi tényező (Young modulusa)
A Young modulusa az anyag nagyon fontos tulajdonsága, és az anyag merevségének jellemzésére használják. A Young-modulus a tárgyra nehezedő nyomás (feszültség) és a tárgy feszültségének aránya. Mivel az alakváltozás dimenzió nélküli, a Young-modulus mértékegységei megegyeznek a nyomás mértékegységeivel, ami Newton per négyzetméter. Egyes anyagok esetében a Young-modulus bizonyos feszültségtartományokban állandó. Ezek az anyagok engedelmeskednek a Hooke-törvénynek, és lineáris anyagoknak mondják. Azokat az anyagokat, amelyeknek nincs állandó Young-modulusuk, nemlineáris anyagoknak nevezzük. Világosan meg kell érteni, hogy Young modulusa az anyag tulajdonsága, nem a tárgy. Az azonos anyagból készült különböző tárgyaknak ugyanaz a Young modulusa. A Young-modulus Thomas Young fizikusról kapta a nevét. Young modulusát úgy is meghatározhatjuk, mint a szükséges nyomást, amely egységnyi feszültséggel terheli az anyagot. Annak ellenére, hogy a Young-modulus mértékegységei Pascal, nem használják széles körben. A nagy egységek, például a Mega Pascal vagy a Gigapascal a hasznos egységek.
Mi a különbség a rugóállandó és a merevségi tényező között?
• A rugóállandó az objektum tulajdonsága. A merevségi tényező az anyag sajátossága.
• Ugyanannak a különböző anyagból készült tárgynak eltérő rugóállandója lesz.
