Forårskonstant vs stivhedsfaktor
Fjederkonstant og stivhedsfaktor er to meget vigtige størrelser, når man studerer elasticitetsfeltet. Disse mængder spiller en afgørende rolle i næsten alle beregninger på dette område. I denne artikel skal vi diskutere, hvad fjederkonstant og stivhedsfaktor er, deres definitioner, anvendelser af stivhedsfaktor og fjederkonstant, ligheder og endelig forskellen mellem stivhedsfaktoren og fjederkonstanten.
Forår konstant
Elasticitet er en meget nyttig egenskab ved stof. Det er materialernes evne til at vende tilbage til deres oprindelige form, efter at de ydre kræfter er fjernet. Det bemærkes, at den kraft, der kræves for at holde en elastisk fjeder strakt, er proportional med fjederens strakte længde. Proportionalitetskonstanten er kendt som fjederkonstanten og er angivet ved hjælp af k. Dette giver os ligningen F=-kx. Minustegnet står for den omvendte retning af x til kraften. Fjederkonstanten er defineret som den kraft, der kræves for at strække fjederen efter enhedslængde. Enhederne for fjederkonstanten er Newton pr. meter. Fjederkonstanten er en egenskab ved objektet. Systemets elastiske potentielle energi er den mængde arbejde, der kræves for at strække det elastiske objekt med en given længde x. Da kraften påført F(x)=kx, er det udførte arbejde lig med integrationen af F(x) fra nul til x med hensyn til dx; der er lig med kx2/2. Derfor er den potentielle energi kx2/2. Det skal bemærkes, at den potentielle energi af enhver genstand, der er fastgjort til enden af stangen, ikke afhænger af objektets masse, men kun af fjederkonstanten og den strakte længde.
Stivhedsfaktor (Youngs modul)
Youngs modul er en meget vigtig egenskab ved stof og bruges til at karakterisere materialets stivhed. Youngs modul er forholdet mellem trykket på objektet (stress) og belastningen af objektet. Da belastning er dimensionsløs, er enhederne af Youngs modul lig med trykenhederne, som er Newton pr. kvadratmeter. For nogle materialer er Youngs modul konstant over et vist spændingsinterval. Disse materialer adlyder Hookes lov og siges at være lineære materialer. Materialer, som ikke har et konstant Youngs modul, er kendt som ikke-lineære materialer. Det skal klart forstås, at Youngs modul er en egenskab ved materialet, ikke objektet. Forskellige genstande fremstillet af det samme materiale vil have det samme Youngs modul. Youngs modul er opkaldt efter fysikeren Thomas Young. Youngs modul kan også defineres som det nødvendige tryk med en enhedsbelastning på materialet. Selvom enhederne for Youngs modul er Pascal, er det ikke meget brugt. Store enheder såsom Mega Pascal eller Gigapascal er de nyttige enheder.
Hvad er forskellen mellem fjederkonstant og stivhedsfaktor?
• Fjederkonstanten er en egenskab ved objektet. Stivhedsfaktoren er en egenskab ved materialet.
• Samme genstand lavet af forskellige materialer vil have forskellige fjederkonstanter.
