Spring Constant در مقابل ضریب سختی
ثابت فنر و ضریب سفتی دو کمیت بسیار مهم هنگام مطالعه در زمینه کشسانی هستند. این مقادیر تقریباً در تمام محاسبات در این زمینه نقش حیاتی دارند. در این مقاله قصد داریم به این موضوع بپردازیم که ثابت فنر و ضریب سختی چیست، تعاریف آنها، کاربرد ضریب سختی و ثابت فنر، شباهت ها و در نهایت تفاوت ضریب سختی و ثابت فنر.
ثابت بهار
کشسانی خاصیت بسیار مفید ماده است. این توانایی مواد برای بازگشت به شکل اولیه خود پس از حذف نیروهای خارجی است.مشاهده می شود که نیروی مورد نیاز برای کشیده نگه داشتن فنر الاستیک با طول کشیده شده فنر متناسب است. ثابت تناسب به ثابت فنر معروف است و با k نشان داده می شود. این معادله F=-kx را به ما می دهد. علامت منفی نشان دهنده جهت معکوس x نسبت به نیرو است. ثابت فنر به عنوان نیروی مورد نیاز برای کشش فنر بر حسب واحد طول تعریف می شود. واحدهای ثابت فنر نیوتن بر متر است. ثابت فنر یکی از ویژگی های جسم است. انرژی پتانسیل الاستیک سیستم مقدار کاری است که برای کشش جسم الاستیک به طول معین x لازم است. از آنجایی که نیروی اعمال شده F(x)=kx، کار انجام شده برابر است با ادغام F(x) از صفر به x، نسبت به dx. که برابر با kx2/2 است. بنابراین، انرژی پتانسیل kx2/2 است. لازم به ذکر است که انرژی پتانسیل هر جسم متصل به انتهای میله به جرم جسم بستگی ندارد بلکه فقط به ثابت فنر و طول کشیده بستگی دارد.
ضریب سختی (مدول یانگ)
مدول یانگ یک ویژگی بسیار مهم ماده است و برای مشخص کردن سفتی ماده استفاده می شود. مدول یانگ نسبت فشار روی جسم (استرس) به کرنش جسم است. از آنجایی که کرنش بدون بعد است، واحدهای مدول یانگ برابر با واحد فشار است که نیوتن بر متر مربع است. برای برخی از مواد، مدول یانگ در محدوده ای از تنش ثابت است. این مواد از قانون هوک پیروی می کنند و گفته می شود که مواد خطی هستند. موادی که مدول یانگ ثابتی ندارند به عنوان مواد غیر خطی شناخته می شوند. باید به وضوح درک کرد که مدول یانگ یک ویژگی ماده است، نه جسم. اجسام مختلف ساخته شده با مواد مشابه مدول یانگ یکسانی دارند. مدول یانگ به افتخار فیزیکدان توماس یانگ نامگذاری شده است. مدول یانگ همچنین می تواند به عنوان فشار مورد نیاز برای داشتن یک واحد کرنش بر روی ماده تعریف شود.اگرچه واحدهای مدول یانگ پاسکال هستند، اما به طور گسترده استفاده نمی شود. واحدهای بزرگ مانند مگا پاسکال یا گیگاپاسکال واحدهای مفیدی هستند.
تفاوت بین ثابت فنر و ضریب سختی چیست؟
• ثابت فنر یک ویژگی شی است. ضریب سختی خاصیت ماده است.
• یک جسم ساخته شده از مواد مختلف ثابت های فنری متفاوتی دارد.
