קביעת אביב לעומת קשיחות
קבוע קפיצי ומקדם קשיחות הם שני גדלים חשובים מאוד בלימוד תחום האלסטיות. לכמויות אלו תפקיד חיוני כמעט בכל החישובים בתחום זה. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם קבוע קפיצים ומקדם קשיחות, ההגדרות שלהם, יישומים של גורם קשיחות וקבוע קפיצים, קווי דמיון ולבסוף ההבדל בין גורם הקשיחות וקבוע הקפיץ.
קבוע אביב
גמישות היא תכונה שימושית מאוד של החומר. זוהי היכולת של החומרים לחזור לצורתם המקורית לאחר הסרת הכוחות החיצוניים.יש לציין כי הכוח הנדרש כדי לשמור על קפיץ אלסטי מתוח הוא פרופורציונלי לאורך המתוח של הקפיץ. קבוע המידתיות ידוע כקבוע הקפיץ והוא מסומן באמצעות k. זה נותן לנו את המשוואה F=-kx. סימן המינוס מייצג את הכיוון ההפוך של x לכוח. קבוע הקפיץ מוגדר ככוח הנדרש למתיחה של הקפיץ לפי יחידת אורך. היחידות של קבוע הקפיץ הן ניוטון למטר. קבוע הקפיץ הוא תכונה של האובייקט. האנרגיה הפוטנציאלית האלסטית של המערכת היא כמות העבודה הנדרשת כדי למתוח את האובייקט האלסטי באורך נתון x. מכיוון שהכוח המופעל F(x)=kx, העבודה שנעשתה שווה לאינטגרציה של F(x) מאפס ל-x, ביחס ל-dx; זה שווה ל-kx2/2. לכן, האנרגיה הפוטנציאלית היא kx2/2. יש לציין שהאנרגיה הפוטנציאלית של כל חפץ המחובר לקצה המוט אינה תלויה במסה של החפץ אלא רק בקבוע הקפיץ ובאורך המתוח.
Stiffness Factor (Modul's Young)
המודוס של יאנג הוא מאפיין חשוב מאוד של החומר ומשמש לאפיון קשיחות החומר. מודול יאנג הוא היחס בין הלחץ על האובייקט (מתח) לבין המתח של האובייקט. מכיוון שהמתח הוא חסר ממדים, יחידות המודולוס של יאנג שוות ליחידות הלחץ, שהם ניוטון למ ר. עבור חומרים מסוימים, מודול ה-Young קבוע על פני טווח מסוים של מתח. חומרים אלה מצייתים לחוק הוק ונאמר שהם חומרים ליניאריים. חומרים, שאין להם מודול יאנג קבוע, ידועים כחומרים לא ליניאריים. יש להבין בבירור שהמודלוס של יאנג הוא תכונה של החומר, לא של האובייקט. חפצים שונים שנעשו באמצעות אותו חומר יהיו בעלי אותו מודולוס של יאנג. המודולוס של היאנג נקרא על שמו של הפיזיקאי תומס יאנג. ניתן להגדיר את המודולוס של יאנג כלחץ הנדרש עם עומס יחידה על החומר.למרות שהיחידות של המודולוס של יאנג הן פסקל, זה לא נמצא בשימוש נרחב. יחידות גדולות כגון Mega Pascal או Gigapascal הן היחידות השימושיות.
מה ההבדל בין קבוע קפיץ לגורם קשיחות?
• קבוע הקפיץ הוא תכונה של העצם. גורם הקשיחות הוא תכונה של החומר.
• לאותו חפץ העשוי מחומרים שונים יהיו קבועי קפיצים שונים.
