Care este raportul lui Poisson?

Raportul lui Poisson se ocupă de modul în care întinderea sau comprimarea unui obiect într-o direcție determină comprimarea sau întinderea acestuia în cealaltă direcție. Raportul măsoară amploarea acestui efect într-o anumită substanță. Acest lucru poate varia considerabil, iar raportul poate fi chiar negativ, de obicei în substanțele artificiale.
Definiția tehnică a raportului lui Poisson este „raportul dintre deformarea de contracție transversală și deformarea de dilatare longitudinală”. Acest lucru sună complicat, dar descrie un efect destul de simplu. Pentru a-l imagina, imaginați-vă o bucată de cauciuc, cum ar fi cea folosită într-o bandă de cauciuc. Când întindeți banda, aceasta devine atât mai îngustă, cât și mai lungă. Relația dintre aceste două modificări este măsurată prin raportul lui Poisson.

În realitate, raportul lui Poisson se aplică în trei dimensiuni. În exemplul benzii de cauciuc, grosimea benzii întinse scade și ea – este doar mai greu de văzut. Pentru a imagina efectul în trei dimensiuni, imaginați-vă că luați o jucărie pentru animale de companie în formă de cub și strângeți două laturi opuse. Cubul se va contracta în direcția dintre aceste două părți, dar se va extinde în celelalte două direcții.

În cele mai multe cazuri, raportul lui Poisson este pozitiv, adică un material se întinde într-o direcție cu un grad mai mare decât se contractă în alte direcții. Există câteva explicații pentru aceasta, folosind diferite abordări științifice. O explicație simplă este că majoritatea materialelor sunt mai capabile să reziste la compresie decât să reziste la întindere. O explicație mai complicată este aceea că legăturile dintre atomi din structură devin realiniate în timpul procesului de întindere și comprimare.

În cele mai multe cazuri, raportul Poisson al unui material va varia între 0 și 0.5. Printre materialele obișnuite, cauciucul are un raport Poisson foarte apropiat de 0.5, în timp ce oțelul are unul de 0.3 și pluta este mult mai aproape de 0. Acesta este motivul pentru care dopurile de vin sunt fabricate din plută: poate rezista presiunii de la gâtul sticlei fără întinzându-se pe verticală și blocându-se pe loc.

Este posibil să existe un raport Poisson negativ. Materialele care prezintă această calitate sunt cunoscute sub denumirea de auxetice. Cu astfel de materiale, întinderea lor într-o direcție le va face de fapt să se extindă în alte direcții. Se suspectează că țesutul osos viu este un auxetic, deși acest lucru este greu de demonstrat. Există, de asemenea, câteva substanțe auxetice artificiale, în special polimerii utilizați în îmbrăcămintea impermeabilă Gore-Tex.

Raportul lui Poisson este utilizat în moduri mai complicate în mai multe domenii ale științei. Când îndoiți un obiect într-o direcție, raportul lui Poisson afectează modul în care obiectul se curbează în direcția perpendiculară. Raportul afectează, de asemenea, modul în care undele de stres se deplasează prin substanțe precum roca, ceea ce înseamnă că are câteva utilizări importante în geologie.