שְׁאֵלָה:
בירור ההגדרה בפועל של גמישות. האם פלדה באמת אלסטית יותר מגומי?
Sarthak123
2018-04-04 13:14:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

כן, אני יודע שזה פלדה. זה בכל מקום באינטרנט ועשיתי בגוגל. אבל אני מחפש הארה.

ספר הלימוד בפיזיקה שלי מגדיר את האלסטיות כך:

נכס שמכוחו חומר מחזיר את צורתו.
או, היכולת של החומר להתנגד לשינוי בצורתו או בגודלו.

אמנם אני מקבל את מה שספר הלימוד שלי מתכוון לומר, אבל אני מאוד חושב שיש הבדל עדין בין שתי ההגדרות. כלומר על פי ההגדרה הראשונה, בוודאי שגומי אלסטי יותר מפלדה שכן לגומי יש נטייה להחזיר את צורתו גם כאשר הוא נמתח פי כמה מאורכו הטבעי. מצד שני, מוט פלדה יהפוך להיות קבוע ואף נשבר אם המתח יגדל כל כך מעט (בואו נשמור על "אבל זה דורש כוח עצום" מחוץ לדרך כאן, זו לא הנקודה העיקרית כאן) . במובן זה, ברור שגומי הוא אלסטי יותר.

אך ההגדרה השנייה מבהירה כי פלדה היא המנצחת. לפלדה יש ​​נטייה גדולה יותר להתנגד לשינוי הצורה שלה ולכן היא צריכה להיות אלסטית יותר.

אז ברור מאוד שאנו יכולים להגדיר אלסטיות בשתי דרכים, על ידי תמונה של סובלנות מתיחה (מנצח = גומי) או על ידי סובלנות מתח (מנצח = פלדה). נראה שרוב הפיזיקאים (אך בהחלט לא כולם) מעדיפים את הגדרת סובלנות הלחץ (בעיקר ללא הבהרה). מה שאני מחפש כאן הוא תשובה הגיונית (ואולי פילוסופית) למה? מדוע להעדיף הגדרה אחת על פני אחרת, במיוחד זו המתנגדת לשכל הישר של הציבור הרחב? כאשר נראה שכולם מסכימים עם גומי כמנצח, מדוע לשנות את הכללים?

לפלדה יש את המודול האלסטי הגדול יותר.אולי לפעמים אני אומר שיש לו גמישות גבוהה.אבל לעולם לא הייתי אומר שהוא אלסטי מאוד.זה עוסק בשימוש בשפה, לא כל כך בפיזיקה.
משמעות ההגדרה הראשונה היא עד כמה חומר מחלים.ככל שהוא מתאושש / חזק יותר, כך אלסטי יותר.השנייה אומרת, ההתנגדות הגבוהה יותר לשינוי.זה כמו הראשון.ככל שהחומר מחלים מהר יותר מקביל לעמידות גבוהה יותר.זה כמו להילחם עד הסוף.אם יש לך יותר התנגדות, אתה תתאושש ברגע ששחרור השמלה ...
גם לא הגדרה של אלסטיות.שניהם תיאורים של תכונות חומר.
האם אי פעם שמטת כדור פלדה הנושא לרצפה קשה? הוא קופץ די טוב.כן, קל יותר למתוח או לדחוס גומי מאשר פלדה, OTOH, אם אתה מקבל רצועת גומי ומותח אותה ונותן לה להירגע במהירות מספר פעמים זה מתחמם במהרה, מה שמעיד על כך שהתהליך אינו כה אלסטי.
באופן דומה, מיתר גיטרה מפלוטה מקיים את תו זמן רב יותר ממה שרצועת גומי נמתחת, אך אני מניח שזו לא השוואה הוגנת לחלוטין מכיוון שהמתחים שונים למדי.
פלדה תתעוות לצמיתות אם היא לחוצה * מעבר לגבול האלסטי *.כל עוד המתחים לא מגיעים לאותה נקודה (* דפורמציה פלסטית *) היא די אלסטית.כדור הגומי לא יחזור לאותה קונפורמציה * בדיוק *.בכל מקרה, אני מסכים עם אחרים: הצהרות אלה אינן הגדרות של גמישות.
היזהר מהמינוח כאן.הציטוטים מדברים על "גמישות";שעשוי להיות קיצור דבר ל"מודולוס האלסטיות "שאינו מסביר את העומס שהוא יכול לקחת בעודו נותר אלסטי.בעל מודולציה גבוהה יותר של גמישות אינו הופך אותו ל"אלסטי "יותר לפי כל ההגדרות.אני חושב שהמקורות שלך היו קצת רשלניים עם הניסוח שלהם הכל.
האם ספר הלימוד שלך באמת משתמש ב * זה * כאשר הם מתכוונים * שלו *?
הייתי אומר שההגדרה של גומי גרועה עוד יותר
"אלסטיות" משמשת עם מספר משמעויות.באופן כללי, הכוונה היא ליכולת להימתח ואז לחזור למימדים המקוריים שלה, לעומת "פלסטיות", שמתייחסת לעיוות קבוע בעת לחיצה."גומי" נפוץ הוא בעייתי, שכן הוא * ויסקו-אלסטי *, כלומר הוא מציג מאפיינים אלסטיים ופלסטיים, בהתאם למסגרת הזמן של המדידה.
אה כן זה לא הציטוט המדויק בספרי הלימוד, פשוט כתבתי אותו בעצמי על סמך מה שנכתב בפועל (אבל זה מדויק במידה רבה תוך התעלמות מכמה שגיאות הקלדה).
כדי להמחיש את הנקודה שאחרים מעלים, שההגדרה בפועל של 'אלסטי' חשובה מאוד: ההגדרות שאתה מצטט לגמישות בסמוך לתחילת השאלה הן 1) יכולת להחזיר צורה ו -2) יכולת להתנגד לעיוות.לאחר מכן אתה מנסה להדגים את גמישות הגומי על ידי יצירת צורה מעוותת אותו, אשר מניסיוני בדרך כלל משאירה אותו בצורה שונה.ברור שגומי לא עומד בשום קריטריון שאתה מצטט כדי להיחשב כאלסטי מאוד.
@Asher כן, אני מסכים שיש שינוי קל בצורת הגומי על מתיחתו ושחרורו (אובדן כוח המתיחה של הגומי לאחר שנמתח שוב ושוב מספר פעמים רק מבזה זאת) אך ברצוני להדגיש כי השינוי עדין ואניתחשוב (אין הוכחות קונקרטיות) שגומי אכן מחזיר ל- 95% לפחות מאורכו המקורי.עכשיו, בהתחשב בכך שגומי יכול לסבול לפחות 200% זן, זה די משכנע בעיני שגומי עדיין מחזיר את אורכו המקורי.
ממשיכים, מצד שני יש לנו את מוט הפלדה הזה.אני בטוח שמעולם לא התמתחת מוט פלדה כדי לאהוב אפילו 10% זן ולבדוק אם הוא מחזיר את אורכו המקורי כמו גם גומי.אם זה המקרה, אנחנו לא יכולים באמת להשוות בין שניהם כמוך.
כפי שאמרתי לעיל, הדבר המוזר בגומי הוא שהוא * ויסקו-אלסטי *, כלומר, מדגם "אידיאלי" אמנם חוזר לצורתו המקורית כשמתח מוסר, אך לוקח זמן סופי לעשות זאת.אני לא יודע אם זה עדיין המקרה, אך בעבר דגם גומי (גרוע) עם דגם רעיוני "קפיץ / מקף".(בתחילת שנות ה -70 בדקתי גומי עבור חיל האוויר האמריקני.) (לא, לא סוג של "גומי"!)
שאלה קשורה בקווורה: [מדוע פלדה אלסטית יותר מגומי?] (Https://qr.ae/pNy2uH)
שְׁלוֹשָׁה תשובות:
John Rennie
2018-04-04 13:44:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

ישנם כאן שני מושגים נפרדים:

  1. המודול של יאנג, הקובע את הכוח הדרוש למתיחת החומר

  2. הגבול האלסטי, המכונה זן תשואה, הקובע עד כמה ניתן למתוח את החומר

כמו שאתה אומר, המונח אלסטי נוטה לשמש בצורה מעורפלת המורכבת בין שתי התכונות הללו. באופן כללי, מודול של יאנג גבוה פירושו שהחומר נוקשה ולכן הייתי אומר שפלדה היא נוקשה יותר מגומי שאינו אלסטי יותר מגומי. לפלדה יש ​​גם זן תשואה קטן בהרבה מגומי מכיוון שלא ניתן למתוח פלדה הרבה לפני שהיא מתחילה להתעוות בעוד שניתן למתוח גומי למרחק רב.

אז אם אתה מתכוון להשתמש במונח המוגדר במעורפל אלסטי אז פלדה היא בהחלט פחות אלסטית מגומי בשתי המשמעויות. עם זאת בהקשר פיזיקלי או הנדסי היית משתמש במונחים המוגדרים במדויק מודולוס של יאנג ו זן תשואה במקום.

לבסוף:

יש משמעות נוספת ל אלסטי וזה מה שרוד כיסה בתשובתו. אני הולך לסכם את זה כאן להשלמה אבל אנא הצביעו על תשובתו של רוד כפי שהוא חשב על זה תחילה!

אם אנו אומרים שהתנגשות היא אלסטית זה אומר שאף אנרגיה לא תאבד בהתנגשות. במובן זה ההתנגשות בין כדורי פלדה היא מאוד אלסטית. זו הסיבה שעריסת ניוטון עם כדורי פלדה תתנדנד במשך עידנים ברגע שתניע אותה. לעומת זאת התנגשויות בין כדורי גומי נוטות להיות קלמאריות יותר ולאבד יותר אנרגיה ולכן במובן זה הן פחות אלסטיות מפלדה. יכול להיות שזו הסיבה שראית פלדה המתוארת כאלסטית יותר מגומי. המונח אלסטי חל על ההתנגשות ולא על החומר.

"נקודת תשואה" מתייחסת לשני דברים: מתח התשואה וזן התשואה.
אני מסכים.אבל מה לגבי הסכמה כללית לפיה פלדה אלסטית יותר?האם עלי להניח שכל אותם אנשים מתייחסים למודול של הצעירים ולא לגמישות במובן האמיתי?
@Sarthak123 אני חייב לומר שמעולם לא שמעתי מישהו אומר שפלדה אלסטית יותר מגומי.
ובכן זה מפתיע מכיוון שזו הייתה השאלה הראשונה שהציגה לי את נושא האלסטיות.למעשה, זה בכל רחבי האינטרנט, חיפוש בגוגל מהיר "אלסטיות פלדה לעומת גומי" מעלה רשימה של אינספור מאמרים הטוענים כי פלדה אלסטית יותר.
ראוי גם לציין כי בהקשר הבלתי פורמלי, "גמישות" היא לעתים קרובות קיצור של "מודולוס של גמישות", וכנראה שממנו מקורו של "פלדה בעלת גמישות גדולה יותר".יש לך פחות סיכוי לראות מישהו אומר "פלדה אלסטית יותר מגומי";כי יש לכך פחות משמעויות שאתה מדבר רק על "מודולוס של גמישות";וסביר יותר שהם שוקלים גם את הגבול האלסטי.
אז האם יש מונח המתאר מוצק שחוזר לצורתו המקורית לאחר שכוח מעוות אותו?
Selene Routley
2018-04-04 18:43:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

גם ה- OP וגם ה ג'ון רני המחישו היטב את הליקויים בשימוש במילה "אלסטי" בפיזיקה וכיצד המילה יכולה ליצור בלבול בין "נוקשות" לבין יכולתו של חומר לזרום. .

אך נקודה חשובה שיש לנקוט היא כי התחום החשוב בו שומעים את האמירה המעורפלת לפיה "פלדה אלסטית יותר מגומי" היא בהקשר לבעיות התנגשות ניוטוניות. אז הכוונה כאן היא שחפצי פלדה עוברים בדרך כלל התנגשויות אלסטיות יותר, כלומר חיסכון באנרגיה קינטית מאשר גומי.

בעיות התנגשות ניוטונית עולות מוקדם מאוד ובולט בקורס לפיזיקה לתואר ראשון, כך שזה עשוי ליצור רושם (כנראה טועה) לפיזיקאים נוטים להתכוון לנוקשות ולא ליכולת לפתח זן במילה "אלסטי". ואכן, התחומים בהם הפיזיקאים, בניגוד למדעני חומרים מומחים, משתמשים בעיקר במילה "אלסטי" הם אלה שבהם המילה מתייחסת להתנגשויות ואינטראקציות, ובהקשרים אלה פירוש המילה הוא "שמירה על האנרגיה הקינטית הכוללת של כל הגופים המתנגשים". או "לא ממיר אנרגיה". אינטראקציות אופטיות אלסטיות כגון פיזור ריילי או רפלקסיות של פרנל הן אלה שבהם האירוע והאור המפוזר הם בעלי אורך גל זהה, ובכך אנרגיית פוטון, ואין אנרגיה מתפזרת או מועברת למפזר. כמו כן עם כל התמחויות פיזיקת החלקיקים.


תגובה מעניינת של המשתמש ג'ספר:

במילים אחרות, לעקומת המתח-מאמץ של הגומי יש יותר היסטריה (כחלק מאנרגיית המתח המרבית בלולאה) כאשר המתח עובר משלילי לחיובי ובחזרה.

באופן אינטואיטיבי, זה כנראה חלק מהגורם, אולי הגורם העיקרי בחומרים מסוימים, אך ישנם גומיות שבהן מנגנונים אחרים אחראים לאובדן, על פי כמה מחקרים קצרים שעשיתי בגומיות בשבועות האחרונים עבור מסבים בתוך מערכת אופטיקה אדפטיבית שעבדתי עליה. אני בהחלט לא מומחה, אך מודלים נפוצים המשמשים הם כולם מודלים של משוואות דיפרנציאליות ליניאריות שבהן ההפסד נובע ממונחי דעיכה. חפשו את דגם קלווין ווייט ו דגם מקסוול וויצ'רט ו דגם לינארי סטנדרטי. יצרני גומי סינטטי מציינים לעיתים קרובות את מאפייני ההפסד של מרכולתם על ידי משיקי אובדן ומודולים של יאנג בעלי ערך מורכב (המראים עיכוב פאזה לעורר כוח סינוסי). מנגנונים פרט להיסטרזה העלולים להוליד משיקים לאובדן הם גרר צמיג בין מולקולות שכנות; זה יכול להיות פשוט שיכוך ליניארי של הטופס $ - \ mu \, \ dot {x} $ כאשר $ x $ מודד את המתח ו- $ \ mu $ מונח גרירה צמיג. כדי להיות ברור: על ידי "היסטריה" אני מתכוון לדו-ערכי מיידי לא ליניארי של עקומת תגובת לחץ-מתיחה, שבה איזה משני ענפי הפונקציה עוברים נקבע על ידי כיוון הווריאציה. כל מחזור סביב לולאה $ B \, לעומת \, H $ בחומר פרומגנטי או סביב $ \ sigma \, לעומת \, \ epsilon $ בחומר מעוות מעביר אנרגיה פרופורציונאלית לאזור הלולאה לחומר. זה שונה מגרירה צמיגה.

אה, נקודה טובה.התעלמתי מהנושא של פיזור אנרגיה בהתנגשויות.
במילים אחרות, לעקומת המתח של גומי יש יותר היסטריה (כחלק מאנרגיית המתח המרבית בלולאה) כאשר המתח עובר משלילי לחיובי ובחזרה.
@Jasper ראה את העדכון שלי.
@RodVance - כמהנדס מכונות, עבדתי בשתי דרכי הדוגמנות של קפיצים ובולמים.מודל לולאת ההיסטריה הוא מודל ברמה נמוכה יותר.זה שימושי להבנת הפסדים מבחינת תכונות החומר.מודלים של משוואות דיפרנציאליות שימושיים להבנת התנהגותן (ולציון רכיבים עבור) מערכות גדולות יותר, כגון מתלים לרכב.את מקדמי השיכוך של מודלי המשוואה הדיפרנציאלית ניתן להפיק תיאורטית מגרפי לולאת ההיסטרזה של החומרים ומהגיאומטריה של החלקים.אך לעיתים קרובות הם נמצאים באופן אמפירי.
@Jasper מעניין.המודלים הפיזיים של רבים מהגומיות הסינטטיות שנתקלתי בהן הם בעלי אובדן הנובע מאפקט צמיג.אני מסכים שהיסטרזה יכולה להוליד הפסדים ותוליד כוחות מתפוגגים בשלב עם ההתנגדות ונגד (כגון היסטריה של דוגמנות התנגדות במשרני ליבה פרומגנטיים), אך גם לרבים מהמודלים יש גרירה ניוטונית או צמיגה אחרת הנובעת מאינטראקציות ביןמולקולות שכנות.אני לא בטוח שהיסטרזה מולידה מונחים של הטופס $ - \ mu \, \ dot {x} $.
היסטרזיס אינו פיגור בשלב.כלומר, התאמת תנאי הפסד ורווח אינה היסטריה.לא נכון בהגדרה לומר ש"היסטרזה יכולה להוליד הפסדים ", כי זה לא מה שהמילה פירושה, זה כמו לומר" אינץ 'גורם לאורך ".
זו נקודה מצוינת.למדתי התנגשויות בקורס המכונאות שלי ואני די מכיר את המינוח המשמש שם כמו התנגשויות אלסטיות ולא אלסטיות ומעולם לא סיפרתי זאת עם הצהרה זו.עכשיו אני יכול להוריד בחופשיות את המונח אלסטיות כקשורה למתח-מתח ולצרף אותו בהתנגשויות במקום זאת, ואז זה הגיוני בהרבה וזה מעורפל למדי.
@david אכן היסטריה מולידה אובדן.בהיסטרזה אני (ואני חושב שג'ייסון) מתכוון לשני ערכים מיידית לא ליניאריים של עקומת תגובה שבה איזה משני ענפי הפונקציה עוברים נקבע על ידי כיוון הווריאציה.כל מחזור סביב לולאת B-H בחומר פרומגנטי או סביב לולאה $ \ sigma- \ epsilon $ בחומר מעוות מעביר אנרגיה פרופורציונאלית לאזור הלולאה לחומר.
@Jasper למעשה, BTW אתה צודק שניתן לדגם היסטריה - לקירוב - על ידי מונח הפסד הדומה לגרור צמיג.אני חושב על הרכיב הנגדי במודל ההיסטריזה של השנאי ומתבלבל עם האנלוגיה המשתנה של מצב חשמלי / מכני: המטען הוא האנלוגי של זן / תזוזה ולא זרם כפי שהנחתי.לכן, טווח ההפסד הצמיג אכן מקביל ל- $ -R \, \ dot {Q} = RI $, ואני יודע באופן אמפירי כי הפסדים של $ R \, I ^ 2 $ נמצאים כמודל משוער טוב לאובדן היסטריה,לפחות איפה המשרעת ....
... מוחזק קבוע (כפי שקורה ביישומים רבים).
@Sarthak123 אתה יכול לבטל את התשובה שלי ולקבל את התשובה של רוד במקום זאת.פשוט לחץ שוב על הסימון הירוק כדי לא לקבל את תשובתי.
היסטרזיס היא התלות במצבה של מערכת בהיסטוריה שלה.אם להיסטוריה יש השפעה, הייתה העברת אנרגיה.ההיסטוריה אינה "גורמת" להעברת אנרגיה.דיאגרמות של BH מראה כי העברת אנרגיה הולידה היסטריה.המונח חל על כל מצב בו יש העברת אנרגיה, כולל השפעה צמיגה, ולא רק עקומות BH.ניתן לתאר את גומי עם אובדן צמיגות בעזרת עקומות היסטוריה אם תבחרו בפרמטרים מתאימים: המילה המתארת אותה היא "היסטרזיס".זו רק סמנטיקה, אך נראה כי שימוש לא נכון במילה כאן מעיד על בלבול מחשבה.
William Grobman
2018-04-04 21:44:48 UTC
view on stackexchange narkive permalink

הפרשנות שלי לאמירה "פלדה אלסטית יותר מגומי" שונה מאוד משלך.

הייתי אומר שזה אומר שגומי הוא ויסקו-אלסטי וכי יש תלות בזמן ביחסי המתח והמתח;זה זורם כשאתה גוזם אותו.פלדה תהיה מאוד אלסטית לחלוטין עד שתגיע לתשואה.

מובן ככה, אנו יכולים לומר כי עבור לחץ נתון או מתח שהופעל, גומי לעולם לא יהיה אלסטי לחלוטין.זה, אגב, שווה ערך לאומר שאף אנרגיה לא הולכת לאיבוד בהתנגשויות אלסטיות, מכיוון שהאנרגיה הזו עוברת לסידור מחדש של שרשראות ארוכות של פחמימנים בגומי במקום רק לרטט סריג של ברזל-פחמן ולחמם אותו מעט.

אם * גומי * פירושו למשל קופולימר סטירן בוטאדין אז הוא אינו מציג זרימה צמיגה.זהו חומר אובדן למדי, אך אינו מתעוות לצמיתות במתח מתמשך.או לפחות לא אלא אם כן אנו שוקלים לוחות זמנים ארוכים מאוד כמו ימים או שבועות.
מה הופך את לוח הזמנים לארוך או למספר מחזורים גדול?החשד שלי הוא שההשפעות הללו הן הכוונה בטענה כללית כל כך שהחומר "פחות אלסטי".


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...