Spring Constant vs faktor krutosti
Konstanta opruge i faktor krutosti su dvije vrlo važne veličine kada se proučava polje elastičnosti. Ove količine igraju vitalnu ulogu u gotovo svim proračunima u ovoj oblasti. U ovom članku ćemo raspravljati o tome šta su konstanta opruge i faktor krutosti, njihove definicije, primjene faktora krutosti i konstante opruge, sličnosti i na kraju razlike između faktora krutosti i konstante opruge.
Proljetna konstanta
Elastičnost je veoma korisno svojstvo materije. To je sposobnost materijala da se vrate u prvobitni oblik nakon uklanjanja vanjskih sila. Primjećuje se da je sila potrebna da se elastična opruga drži rastegnutom proporcionalna rastegnutoj dužini opruge. Konstanta proporcionalnosti poznata je kao konstanta opruge i označava se pomoću k. Ovo nam daje jednačinu F=-kx. Znak minus označava obrnuti smjer x prema sili. Konstanta opruge je definirana kao sila potrebna za istezanje opruge po jediničnoj dužini. Jedinice konstante opruge su Njutn po metru. Konstanta opruge je svojstvo objekta. Elastična potencijalna energija sistema je količina rada koja je potrebna da se elastični objekt rastegne za datu dužinu x. Pošto je primijenjena sila F(x)=kx, obavljeni rad je jednak integraciji F(x) od nule do x, u odnosu na dx; što je jednako kx2/2. Prema tome, potencijalna energija je kx2/2. Mora se napomenuti da potencijalna energija bilo kog objekta pričvršćenog na kraj štapa ne zavisi od mase objekta, već samo od konstante opruge i istegnute dužine.
Faktor krutosti (Youngov modul)
Youngov modul je vrlo važno svojstvo materije i koristi se za karakterizaciju krutosti materijala. Youngov modul je omjer pritiska na objekt (naprezanja) i deformacije objekta. Pošto je deformacija bezdimenzionalna, jedinice Youngovog modula jednake su jedinicama pritiska, što je Njutn po kvadratnom metru. Za neke materijale, Youngov modul je konstantan u nekom rasponu naprezanja. Ovi materijali se pridržavaju Hookeovog zakona i za njih se kaže da su linearni materijali. Materijali, koji nemaju konstantan Youngov modul, poznati su kao nelinearni materijali. Mora se jasno shvatiti da je Youngov modul svojstvo materijala, a ne objekta. Različiti objekti napravljeni od istog materijala imat će isti Youngov modul. Youngov modul je nazvan po fizičaru Thomasu Youngu. Youngov modul se također može definirati kao pritisak koji je potreban za jedinično naprezanje materijala. Iako su jedinice Youngovog modula Paskal, on nije u širokoj upotrebi. Velike jedinice kao što su Mega Pascal ili Gigapascal su korisne jedinice.
Koja je razlika između konstante opruge i faktora krutosti?
• Konstanta opruge je svojstvo objekta. Faktor krutosti je svojstvo materijala.
• Isti predmet napravljen od različitih materijala imaće različite konstante opruge.
