Rozdíl mezi konstantou pružiny a faktorem tuhosti

Spring Constant vs Stiffness Factor

Pružinová konstanta a faktor tuhosti jsou dvě velmi důležité veličiny při studiu oblasti pružnosti. Tato množství hrají zásadní roli v téměř všech výpočtech v této oblasti. V tomto článku se budeme zabývat tím, co jsou konstanty pružnosti a tuhosti, jejich definice, aplikace faktoru tuhosti a konstanty pružiny, podobnosti a nakonec rozdíl mezi faktorem tuhosti a konstantou pružiny..

Spring Constant

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 napnuté pružiny je úměrná protažené délce pružiny. Konstanta proporcionality je známa jako jarní konstanta a je označena pomocí k. To nám dává rovnici F = -kx. Znaménko minus znamená opačný směr x vůči síle. Konstanta pružiny je definována jako síla potřebná k natažení pružiny jednotkovou délkou. Jednotky jarní konstanty jsou Newton na metr. Pružinová konstanta je vlastnost objektu. Elastická potenciální energie systému je množství práce, které je zapotřebí k natažení elastického předmětu o danou délku x. Protože síla aplikovaná F (x) = kx, je vykonaná práce rovna 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 důležitá vlastnost hmoty a používá se k charakterizaci tuhosti materiálu. Youngův modul je poměr tlaku na objekt (napětí) k napětí objektu. Protože napětí je bezrozměrné, jednotky Youngova modulu se rovnají jednotkám tlaku, což je Newton na metr čtvereční. U některých materiálů je Youngův modul v určitém rozsahu napětí konstantní. Tyto materiály dodržují Hookeův zákon a jsou považovány za lineární materiály. Materiály, které nemají konstantní Youngův modul, jsou známé jako nelineární materiály. Musí být jasně pochopeno, že Youngův modul je vlastnost materiálu, nikoli objektu. Různé objekty vyrobené pomocí stejného materiálu budou mít stejný Youngův modul. Youngův modul je pojmenován podle fyzika Thomase Younga. Youngův modul lze také definovat jako požadovaný tlak, který má jednotkové napětí na materiálu. I když jednotky Youngova modulu jsou Pascal, není široce používán. Užitečné jednotky jsou velké jednotky jako Mega Pascal nebo Gigapascal.