Stálost pružiny vs faktor tuhosti
Konstanta pružiny a faktor tuhosti jsou dvě velmi důležité veličiny při studiu oboru pružnosti. Tyto veličiny hrají zásadní roli téměř ve všech výpočtech v této oblasti. V tomto článku budeme diskutovat o tom, co jsou konstanta tuhosti a faktor tuhosti, jejich definice, aplikace faktoru tuhosti a konstanty pružiny, podobnosti a nakonec rozdíl mezi faktorem tuhosti a konstantou tuhosti.
Jarní konstanta
Elasticita je velmi užitečná vlastnost hmoty. Je to schopnost materiálů vrátit se do původního tvaru po odstranění vnějších sil. Je pozorováno, že síla potřebná k udržení pružné pružiny napnutá je úměrná natažené délce pružiny. Konstanta úměrnosti je známá jako konstanta pružiny a označuje se pomocí k. To nám dává rovnici F=-kx. Znaménko mínus znamená opačný směr x vůči síle. Konstanta pružiny je definována jako síla potřebná k natažení pružiny o jednotku délky. Jednotky konstanty pružiny jsou Newton na metr. Konstanta pružiny je vlastnost objektu. Elastická potenciální energie systému je množství práce, které je potřeba k natažení pružného předmětu o danou délku x. Protože aplikovaná síla F(x)=kx, vykonaná práce se rovná integraci F(x) od nuly do x s ohledem na dx; to se rovná kx2/2. Proto je potenciální energie kx2/2. Je třeba poznamenat, že potenciální energie jakéhokoli předmětu připojeného ke konci tyče nezávisí na hmotnosti předmětu, ale pouze na konstantě pružiny a natažené délce.
Faktor tuhosti (Youngův modul)
Youngův modul je velmi důležitou vlastností hmoty a používá se k charakterizaci tuhosti materiálu. Youngův modul je poměr tlaku na předmět (napětí) k deformaci předmětu. Protože deformace je bezrozměrná, jednotky Youngova modulu se rovnají jednotkám tlaku, což je Newton na metr čtvereční. U některých materiálů je Youngův modul konstantní v určitém rozsahu napětí. Tyto materiály se řídí Hookovým zákonem a říká se, že jsou lineárními materiály. Materiály, které nemají konstantní Youngův modul, jsou známé jako nelineární materiály. Je třeba jasně chápat, že Youngův modul je vlastností materiálu, nikoli předmětu. Různé předměty vyrobené ze stejného materiálu budou mít stejný Youngův modul. Youngův modul je pojmenován po fyzikovi Thomasi Youngovi. Youngův modul lze také definovat jako požadovaný tlak s jednotkovým napětím na materiálu. I když jsou jednotky Youngova modulu Pascal, nejsou široce používány. Velké jednotky jako Mega Pascal nebo Gigapascal jsou užitečné jednotky.
Jaký je rozdíl mezi konstantou pružiny a faktorem tuhosti?
• Konstanta pružiny je vlastnost objektu. Faktor tuhosti je vlastnost materiálu.
• Stejný objekt vyrobený z různých materiálů bude mít různé konstanty pružiny.
