Τι είναι η αναλογία Poisson;

Η αναλογία Poisson ασχολείται με τον τρόπο με τον οποίο το τέντωμα ή η συμπίεση ενός αντικειμένου προς μια κατεύθυνση προκαλεί συμπίεση ή τέντωμα προς την άλλη κατεύθυνση. Η αναλογία μετρά την έκταση αυτής της επίδρασης σε μια συγκεκριμένη ουσία. Αυτό μπορεί να ποικίλλει σημαντικά και η αναλογία μπορεί να είναι ακόμη και αρνητική, συνήθως σε ανθρωπογενείς ουσίες.
Ο τεχνικός ορισμός του λόγου Poisson είναι «ο λόγος της παραμόρφωσης εγκάρσιας συστολής προς τη διαμήκη παραμόρφωση διαστολής». Αυτό ακούγεται περίπλοκο, αλλά περιγράφει ένα αρκετά απλό αποτέλεσμα. Για να το φανταστείτε, φανταστείτε ένα κομμάτι καουτσούκ, όπως αυτό που χρησιμοποιείται σε ένα λάστιχο. Όταν τεντώνετε την ταινία, γίνεται στενότερη και μεγαλύτερη. Η σχέση μεταξύ αυτών των δύο αλλαγών είναι αυτή που μετράται με την αναλογία Poisson.

Στην πραγματικότητα, η αναλογία του Poisson ισχύει σε τρεις διαστάσεις. Στο παράδειγμα της λαστιχένιας ταινίας, το πάχος της τεντωμένης ταινίας μειώνεται επίσης – είναι απλώς πιο δύσκολο να το δούμε. Για να απεικονίσετε το εφέ σε τρεις διαστάσεις, φανταστείτε να παίρνετε ένα παιχνίδι για κατοικίδια σε σχήμα κύβου και να πιέζετε δύο αντίθετες πλευρές. Ο κύβος θα συστέλλεται προς την κατεύθυνση μεταξύ αυτών των δύο πλευρών, αλλά θα επεκταθεί προς τις άλλες δύο κατευθύνσεις.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο λόγος του Poisson είναι θετικός, που σημαίνει ότι ένα υλικό τεντώνεται προς μία κατεύθυνση σε μεγαλύτερο βαθμό από ότι συστέλλεται προς άλλες κατευθύνσεις. Υπάρχουν μερικές εξηγήσεις για αυτό, χρησιμοποιώντας διαφορετικές επιστημονικές προσεγγίσεις. Μια απλή εξήγηση είναι ότι τα περισσότερα υλικά είναι καλύτερα σε θέση να αντισταθούν στη συμπίεση παρά στο τέντωμα. Μια πιο περίπλοκη εξήγηση είναι ότι οι δεσμοί μεταξύ των ατόμων στη δομή ευθυγραμμίζονται εκ νέου κατά τη διαδικασία τάνυσης και συμπίεσης.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η αναλογία Poisson ενός υλικού θα κυμαίνεται μεταξύ 0 και 0.5. Μεταξύ των κοινών υλικών, το καουτσούκ έχει αναλογία Poisson πολύ κοντά στο 0.5, ενώ ο χάλυβας έχει αναλογία 0.3 και ο φελλός είναι πολύ πιο κοντά στο 0. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι φελλοί του κρασιού είναι κατασκευασμένοι από φελλό: μπορεί να αντέξει την πίεση από το λαιμό του μπουκαλιού χωρίς τέντωμα κατακόρυφα και μπλοκάρισμα στη θέση του.

Είναι πιθανό να έχουμε αρνητικό λόγο Poisson. Τα υλικά που εμφανίζουν αυτή την ποιότητα είναι γνωστά ως αυξητικά. Με τέτοια υλικά, το τέντωμα τους προς μία κατεύθυνση θα προκαλέσει στην πραγματικότητα τη διαστολή τους προς άλλες κατευθύνσεις. Υπάρχει υποψία ότι ο ζωντανός οστικός ιστός είναι ένα αυξητικό, αν και αυτό είναι δύσκολο να αποδειχθεί. Υπάρχουν επίσης αρκετές τεχνητές αυξητικές ουσίες, με πιο αξιοσημείωτα τα πολυμερή που χρησιμοποιούνται στα αδιάβροχα ρούχα Gore-Tex.

Η αναλογία Poisson χρησιμοποιείται με πιο περίπλοκους τρόπους σε πολλούς τομείς της επιστήμης. Όταν λυγίζετε ένα αντικείμενο προς μία κατεύθυνση, η αναλογία Poisson επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο το αντικείμενο καμπυλώνεται στην κάθετη κατεύθυνση. Η αναλογία επηρεάζει επίσης τον τρόπο με τον οποίο τα κύματα πίεσης ταξιδεύουν μέσω ουσιών όπως ο βράχος, που σημαίνει ότι έχει ορισμένες σημαντικές χρήσεις στη γεωλογία.