물리학에서의 탄성 - 개념, 공식 및 예

2024-11-21특리15

우리는 물리학에서 탄성이 무엇인지, 그리고 이 속성의 공식이 무엇인지 설명합니다. 또한 예시와 탄성 소재도 있습니다

탄성은 재료가 변형되었을 때 원래의 모양으로 되돌아가는 것을 가능하게 합니다.

물리학에서 탄력성이란 무엇입니까?

물리학 에서 탄성 이란 어떤 물질이 외부 힘에 의해 변형되었다가 그 힘이 사라지면 원래의 모양으로 회복되는 성질을 말합니다. 이러한 유형의 동작을 가역적 변형 또는 형상 기억 이라고 합니다 .

모든 재료가 탄성을 갖는 것은 아니며, 외부 힘이 작용한 후에 파손되거나 조각나거나 변형된 상태로 유지되는 재료는 전혀 탄성이 없습니다.

탄성의 원리는 변형 가능한 고체의 역학에 의해 연구되며 , 탄성 이론은 고체가 외부 힘에 영향을 받아 변형되거나 움직이는 방식을 설명합니다.

따라서 이러한 변형 가능한 고체가 외부 힘을 받으면 변형되어 일정량의 탄성 위치 에너지 내부에 축적되므로 내부 에너지도 축적됩니다.

변형력이 제거되면 이 에너지는 고체가 모양을 회복하도록 강제 하고 운동 에너지 로 변환되어 움직이거나 진동하게 만듭니다.

변형체의 외력의 크기와 탄성계수는 변형의 크기, 탄성반응의 크기, 과정에서 축적되는 장력 등을 계산할 수 있는 계수가 될 것이다 .

참조: 관성

물리학의 탄성 공식

탄성 재료에 힘이 가해지면 변형되거나 압축됩니다. 역학 의 경우 중요한 것은 단위 면적당 적용되는 힘의 양이며 이를 노력 ( σ )이라고 합니다.

물질 변형의 신축 또는 압축 정도( ϵ )를 호출하고 고체의 이동 길이(ΔL)를 초기 길이(L0)로 나누어 계산합니다 . 즉, ϵ = ΔL/L 0.

한편, 탄력성 현상을 지배하는 주요 법칙 중 하나는 Hooke의 법칙 입니다 . 이 법칙은 17세기 물리학자 로버트 훅(Robert Hooke)이 스프링을 연구하면서 스프링을 압축하는 데 필요한 힘이 힘이 가해질 때의 신장률 변화에 비례한다는 사실을 깨닫고 공식화한 것입니다.

이 법칙은 다음과 같이 공식화됩니다: F = ˗kx 여기서 F는 힘, x는 압축 또는 신장의 길이 , k는 미터당 뉴턴(N/m)으로 표현되는 비례 상수(스프링 상수)입니다.

마지막으로, 탄성력과 관련된 탄성 위치 에너지는 Ep(x) = ½ 공식으로 표시됩니다. kx2 .

물리학에서의 탄성의 예

압축된 스프링은 위치 에너지를 축적하고 풀면 원래의 모양을 회복합니다.

재료의 탄력성은 우리가 매일 테스트하는 속성입니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다:

스프링스. 특정 버튼 아래의 스프링 또는 토스터의 빵이 준비되었을 때 위로 밀어주는 스프링은 탄성 장력을 기반으로 작동합니다. 스프링은 압축되어 위치 에너지를 축적한 다음 풀려나와 원래의 모양을 되찾고 빵을 위로 올립니다. 구운.
버튼. 텔레비전 리모컨의 버튼은 이를 구성하는 재료의 탄력성 덕분에 작동합니다. 손가락의 힘으로 압축되어 아래의 회로를 활성화한 다음 초기 위치를 복구할 수 있기 때문입니다(회로 활성화가 즉시 중지됨). 다시 누를 준비가 되었습니다.
츄잉껌. 츄잉껌을 만드는 데 사용되는 수지는 매우 탄력적이어서 치아 사이에 압축하거나 공기를 채우고 펌프를 만들어 팽창시킬 수 있으며 어느 정도 원래 모양을 유지할 수 있습니다.
타이어. 비행기, 자동차, 오토바이는 고무의 탄성을 바탕으로 작동하는데, 고무는 공기 로 부풀어 오르면 차량 전체의 엄청난 무게를 지탱하고 약간 변형되지만 형상기억을 잃지 않으므로 탄성을 발휘합니다. 저항 하고 차량을 정지 상태로 유지합니다.