Vårkonstant vs stivhetsfaktor
Fjærkonstant og stivhetsfaktor er to svært viktige størrelser når man skal studere elastisitetsfeltet. Disse mengdene spiller en viktig rolle i nesten alle beregningene på dette feltet. I denne artikkelen skal vi diskutere hva fjærkonstant og stivhetsfaktor er, deres definisjoner, anvendelser av stivhetsfaktor og fjærkonstant, likheter og til slutt forskjellen mellom stivhetsfaktor og fjærkonstant.
Vårkonstant
Elastisitet er en svært nyttig egenskap ved materie. Det er materialenes evne til å gå tilbake til sin opprinnelige form etter at de ytre kreftene er fjernet. Det er observert at kraften som kreves for å holde en elastisk fjær strukket er proporsjonal med fjærens strakte lengde. Proporsjonalitetskonstanten er kjent som fjærkonstanten og er betegnet med k. Dette gir oss ligningen F=-kx. Minustegnet står for motsatt retning av x til kraften. Fjærkonstanten er definert som kraften som kreves for å strekke fjæren etter lengdeenhet. Enhetene til fjærkonstanten er Newton per meter. Fjærkonstanten er en egenskap til objektet. Den elastiske potensielle energien til systemet er mengden arbeid som kreves for å strekke den elastiske gjenstanden med en gitt lengde x. Siden kraften påført F(x)=kx, er arbeidet utført lik integrasjonen av F(x) fra null til x, med hensyn til dx; som er lik kx2/2. Derfor er den potensielle energien kx2/2. Det må bemerkes at den potensielle energien til en gjenstand festet til enden av stangen ikke avhenger av gjenstandens masse, men bare av fjærkonstanten og den strakte lengden.
Stivhetsfaktor (Youngs modulus)
Youngs modul er en svært viktig egenskap ved materie og brukes til å karakterisere materialets stivhet. Youngs modul er forholdet mellom trykket på objektet (stress) og tøyningen til objektet. Siden tøyningen er dimensjonsløs, er enhetene for Youngs modul lik trykkenhetene, som er Newton per kvadratmeter. For noen materialer er Youngs modul konstant over et visst spenningsområde. Disse materialene overholder Hookes lov og sies å være lineære materialer. Materialer, som ikke har en konstant Youngs modul, er kjent som ikke-lineære materialer. Det må være klart forstått at Youngs modul er en egenskap ved materialet, ikke objektet. Ulike gjenstander laget av samme materiale vil ha samme Youngs modul. Youngs modul er oppk alt etter fysikeren Thomas Young. Youngs modul kan også defineres som trykket som kreves med en enhetlig belastning på materialet. Selv om enhetene til Youngs modul er Pascal, er den ikke mye brukt. Store enheter som Mega Pascal eller Gigapascal er de nyttige enhetene.
Hva er forskjellen mellom fjærkonstant og stivhetsfaktor?
• Fjærkonstanten er en egenskap ved objektet. Stivhetsfaktoren er en egenskap ved materialet.
• Samme gjenstand laget av forskjellige materialer vil ha forskjellige fjærkonstanter.
