Diferența dintre factorul constant de primăvară și factorul de rigiditate

Arc constant vs factor de rigiditate

Valoarea constantă a forței și rigiditatea sunt două valori foarte importante atunci când se studiază câmpul de elasticitate. Aceste cantități joacă un rol vital în aproape toate calculele din acest domeniu. În acest articol vom discuta despre ceea ce constă în factorul de constantă și de rigiditate al arcului, definițiile acestora, aplicațiile factorului de rigiditate și constantă a arcului, asemănările și în final diferența dintre factorul de rigiditate și constanta arcului.

Spring Constant

Elasticitatea este o proprietate foarte utilă a materiei. Abilitatea materialelor de a reveni la forma lor originală după ce forțele externe sunt îndepărtate. Se observă că forța necesară pentru a menține un arc elastic întins este proporțional cu lungimea întinsă a arcului. Constanta proporționalității este cunoscută ca constanta arcului și este notată cu k. Aceasta ne dă ecuația F = -kx. Semnul minus reprezintă direcția inversă a forței x. Constanta arcului este definită ca forța necesară pentru întinderea arcului prin lungimea unității. Unitățile constantei de resort sunt Newton pe metru. Constanta arcului este o proprietate a obiectului. Energia potențială elastică a sistemului este cantitatea de lucru necesară pentru a întinde obiectul elastic cu o lungime dată x. Deoarece forța aplicată F (x) = kx, munca efectuată este egală cu integrarea F (x) de la zero la x, față de dx; care este egal cu kx²/ 2. Prin urmare, energia potențială este kx²/ 2. Trebuie notat că energia potențială a oricărui obiect atașat la capătul tijei nu depinde de masa obiectului, ci numai de constanta arcului și de lungimea întinsă.

Factorul de rigiditate (modulul lui Young)

Modulul lui Young este o proprietate foarte importantă a materiei și este folosit pentru a caracteriza rigiditatea materialului. Modulul lui Young este raportul dintre presiunea asupra obiectului (stres) și tensiunea obiectului. Deoarece tulpina este dimensională, unitățile modulului lui Young sunt egale cu unitățile de presiune, care este Newton pe metru pătrat. Pentru unele materiale, modulul Young este constant pe o anumită gamă de stres. Aceste materiale respectă legea lui Hooke și se consideră a fi materiale liniare. Materialele, care nu au un modul constant al lui Young, sunt cunoscute ca materiale neliniare. Trebuie să se înțeleagă clar că modulul lui Young este o proprietate a materialului, nu a obiectului. Diferitele obiecte realizate folosind același material vor avea același modul Young. Modulul lui Young este numit după fizicianul Thomas Young. De asemenea, modulul Young poate fi definit ca fiind presiunea necesară având o presiune unitară asupra materialului. Chiar dacă unitățile modulului lui Young sunt Pascal, acesta nu este utilizat pe scară largă. Unitățile utile, cum ar fi Mega Pascal sau Gigapascal, sunt unitățile utile.