Lenteconstante versus stijfheidsfactor
Veerconstante en stijfheidsfactor zijn twee zeer belangrijke grootheden bij het bestuderen van het gebied van elasticiteit. Deze grootheden spelen een cruciale rol in bijna alle berekeningen op dit gebied. In dit artikel gaan we bespreken wat veerconstante en stijfheidsfactor zijn, hun definities, toepassingen van stijfheidsfactor en veerconstante, overeenkomsten en tenslotte het verschil tussen de stijfheidsfactor en veerconstante.
Lenteconstante
Elasticiteit is een zeer nuttige eigenschap van materie. Het is het vermogen van de materialen om terug te keren naar hun oorspronkelijke vorm nadat de externe krachten zijn verwijderd. Opgemerkt wordt dat de kracht die nodig is om een elastische veer uitgerekt te houden evenredig is met de uitgerekte lengte van de veer. De evenredigheidsconstante staat bekend als de veerconstante en wordt aangegeven met k. Dit geeft ons de vergelijking F=-kx. Het minteken staat voor de omgekeerde richting van x naar de kracht. De veerconstante wordt gedefinieerd als de kracht die nodig is om de veer per lengte-eenheid uit te rekken. De eenheden van de veerconstante zijn Newton per meter. De veerconstante is een eigenschap van het object. De elastische potentiële energie van het systeem is de hoeveelheid arbeid die nodig is om het elastische object met een gegeven lengte x uit te rekken. Aangezien de uitgeoefende kracht F(x)=kx, is de verrichte arbeid gelijk aan de integratie van F(x) van nul tot x, met betrekking tot dx; dat is gelijk aan kx2/2. Daarom is de potentiële energie kx2/2. Opgemerkt moet worden dat de potentiële energie van elk object dat aan het uiteinde van de staaf is bevestigd, niet afhangt van de massa van het object, maar alleen van de veerconstante en de uitgerekte lengte.
Stijfheidsfactor (Young's modulus)
Young's modulus is een zeer belangrijke eigenschap van materie en wordt gebruikt om de stijfheid van het materiaal te karakteriseren. Young's modulus is de verhouding van de druk op het object (stress) tot de belasting van het object. Omdat rek dimensieloos is, zijn de eenheden van Young's modulus gelijk aan de eenheden van druk, wat Newton per vierkante meter is. Voor sommige materialen is de Young's modulus constant over een bepaald spanningsbereik. Deze materialen gehoorzamen aan de wet van Hooke en er wordt gezegd dat het lineaire materialen zijn. Materialen, die geen constante Young's modulus hebben, staan bekend als niet-lineaire materialen. Het moet duidelijk zijn dat de modulus van Young een eigenschap is van het materiaal, niet van het object. Verschillende objecten gemaakt van hetzelfde materiaal hebben dezelfde Young's modulus. De Young's modulus is vernoemd naar de natuurkundige Thomas Young. Young's modulus kan ook worden gedefinieerd als de druk die nodig is met een eenheidsspanning op het materiaal. Hoewel de eenheden van Young's modulus Pascal zijn, wordt deze niet veel gebruikt. Grote eenheden zoals Mega Pascal of Gigapascal zijn de bruikbare eenheden.
Wat is het verschil tussen veerconstante en stijfheidsfactor?
• De veerconstante is een eigenschap van het object. De stijfheidsfactor is een eigenschap van het materiaal.
• Hetzelfde object gemaakt van verschillende materialen zal verschillende veerconstanten hebben.
