Vad är elasticitet?

Inom fysiken är elasticitet ett fast ämnes förmåga att återgå till sin ursprungliga form efter att ha anbringat en yttre kraft på det och sedan tagit bort det. Ett föremål med hög elasticitet kan få sin form förändrad mycket, samtidigt som det kan återgå till sin ursprungliga form. Fasta ämnen med liten eller ingen elasticitet deformeras antingen permanent eller går sönder när en kraft appliceras på dem. Termen elasticitet kan också användas för att beskriva förmågan hos processer eller system att sträcka sig eller vara flexibla.

På grund av den molekylära sammansättningen av fasta ämnen, vätskor och gaser, reagerar de alla olika på yttre påfrestningar. Molekylerna som utgör ett fast ämne ligger mycket nära varandra och finns i ett exakt arrangemang. Detta innebär att det finns lite utrymme att ge när en kraft appliceras på ett fast ämne. Molekylerna av vätskor och gaser sprids längre isär och rör sig mer fritt än fasta ämnen. När en kraft appliceras på vätskor och gaser kan de antingen strömma bort från eller runt kraften eller komprimeras mycket, till skillnad från de flesta fasta ämnen.

Det finns tre olika klasser av kraft, eller spänningar, som kan påverka fasta föremål. Den första är spänning, även kallad sträckning, som uppstår när lika men motsatta krafter appliceras på vardera änden av föremålet. Kompression är den andra typen av stress, som uppstår när ett föremål sätts under tryck, eller kraften som trycker på det fasta materialet är 90 grader mot dess yta. Föreställ dig att krossa en tom pappershandduksrulle mellan händerna med händerna i vardera änden. Den sista typen av spänning är skjuvning, vilket inträffar när kraften är parallell med föremålets yta.

Inledningsvis, när någon kraft appliceras på ett fast ämne, kommer det att motstå och förbli i sin ursprungliga form. När kraften ökar kommer den fasta substansen inte att kunna hålla uppe motståndet och kommer att börja ändra form eller bli deformerad. Precis som olika typer av fasta ämnen har olika elastiska egenskaper kan de också motstå olika kraftnivåer innan de påverkas. Så småningom, om kraften är tillräckligt stark, kommer den deformerade formen att bli permanent eller det fasta materialet kommer att gå sönder.

Det är mängden kraft som appliceras på ett objekt, inte varaktigheten, som avgör om det kan återgå till sin ursprungliga form. När det fasta ämnet inte kan återgå till sin ursprungliga form sägs det ha passerat sin elastiska gräns. Den elastiska gränsen är den maximala mängd stress som kan uthärdas av en fast substans som gör att den kan återgå till det normala. Denna gräns beror på vilken typ av material som används. Gummiband har till exempel hög elasticitet och därmed en hög elasticitetsgräns jämfört med en betongsten, som är nästan oelastisk och har en mycket låg elasticitetsgräns.