Τι είναι ένα ελαστικό σώμα;

Ελαστικότητα είναι η ικανότητα παραμόρφωσης, με πλήρη αντιστρεψιμότητα — η ικανότητα αναπήδησης σε σχήμα ή κατάσταση ισοδύναμη με εκείνη πριν από μια ασκούμενη δύναμη παραμορφώσει σταδιακά το αντικείμενο ή το σώμα. Ένα παράδειγμα ελαστικού σώματος που τουλάχιστον κατά προσέγγιση ανταποκρίνεται σε αυτήν την περιγραφή είναι μια λευκή μπάλα μπιλιάρδου, η οποία μετά από σύγκρουση με μια άλλη μπάλα του μπιλιάρδου ανακτά το αρχικό της σχήμα. Ένα άλλο παράδειγμα ελαστικού σώματος είναι ένα ελατήριο ή μια ζώνη μέσης spandex. Αυτά ανακτούν το σχήμα τους αφού υποβληθούν σε συμπίεση ή τέντωμα. Η αρχή της φυσικής που εμπλέκεται είναι ο νόμος του Χουκ.

Σχετικά με τη γραμμική ελαστικότητα, ο νόμος του Hooke δηλώνει ότι μια δύναμη που εφαρμόζεται σε ό,τι είναι ισοδύναμο με ένα ελατήριο είναι ίση με το αρνητικό γινόμενο του ελατηρίου ή τη σταθερά ταχύτητας επί τη μεταβολή των συντεταγμένων για τη διάσταση στην οποία εφαρμόζεται η δύναμη. Για ένα ελατήριο που παραμορφώνεται κατά μήκος της διεύθυνσης x από το σημείο ηρεμίας του, ο νόμος του Hooke γράφεται F = ‒kx. Δεδομένου ότι είναι συγκρίσιμο με ένα ελαστικό σώμα, όταν η δύναμη διακόπτεται, το ελατήριο, αν δεν έχει μάζα, επιστρέφει στο σημείο χαλάρωσής του. Εάν, από την άλλη πλευρά, μια μάζα είναι προσαρτημένη στο ελατήριο, το αντικείμενο, όταν απελευθερωθεί, ταξιδεύει πέρα ​​από το σημείο χαλάρωσης, ταλαντούμενο εμπρός και πίσω, έως ότου η εσωτερική τριβή τερματίσει τη διαδικασία. Τα αντικείμενα στον πραγματικό κόσμο μπορούν εύκολα να πιεστούν πέρα ​​από το όριο της ελαστικότητάς τους.

Όταν ένα ελαστικό σώμα συγκρούεται με ένα άλλο ελαστικό σώμα, οι παραμορφώσεις και στα δύο σώματα είναι στιγμιαίες και η κινητική ενέργεια διατηρείται. Σε μια τέτοια σύγκρουση, εάν και τα δύο αντικείμενα έχουν την ίδια μάζα και το αντικείμενο #1 με ταχύτητα V1, χτυπήσει το αντικείμενο #2 με ταχύτητα V2, το αντικείμενο #1 θα σταματήσει εντελώς και όλη η ορμή του θα μεταφερθεί στο αντικείμενο #2 . Μια κλασική επίδειξη αυτού είναι μια ομάδα εκκρεμών φτιαγμένων από κορδόνια δεμένα στο ίδιο σημείο παραπάνω και στερεωμένα σε μεταλλικές μπάλες ίσης μάζας στο κάτω μέρος τους, που το καθένα αγγίζει το άλλο. Εάν ταλαντευτεί το εκκρεμές στο αριστερό μέρος, όταν χτυπήσει την επόμενη μπάλα, όλη η ορμή του μεταφέρεται σε αυτό, το οποίο μεταφέρεται στο τρίτο μόλις το χτυπήσει κ.ο.κ. Τέλος, η τελευταία μπάλα φαίνεται να κινείται προς τα δεξιά, με όλη την ενέργεια του πρώτου εκκρεμούς. αυτή η έκθεση είναι γνωστή ως το λίκνο του Νεύτωνα.

Μια άλλη επίδειξη ελαστικότητας είναι να αναπηδήσετε μια μπάλα από ελεφαντόδοντο σε μια πολύ σκληρή, επίπεδη επιφάνεια που έχει τρίψει με λάδι. Το ελεφαντόδοντο έχει ασυνήθιστα υψηλό συντελεστή ελαστικότητας. Η μπάλα θα αναπηδήσει σχεδόν στο προηγούμενο ύψος της, υποδεικνύοντας την ελάχιστη απώλεια κινητικής της ενέργειας κατά τη διαδικασία. Ένα αντικείμενο που πιέζεται πέρα ​​από το ελαστικό του όριο μπορεί να παρουσιάσει πλαστική παραμόρφωση, οπότε οι αλλαγές είναι μόνιμες. Στα μέταλλα, τέτοιες μόνιμες παραμορφώσεις συχνά περιλαμβάνουν ατομικές εξαρθρώσεις στην κρυσταλλική μήτρα.