Vad är en elastisk kropp?

Elasticitet är förmågan att deformera, med fullständig reversibilitet – förmågan att studsa tillbaka till en form eller ett tillstånd motsvarande det innan en applicerad kraft stegvis deformerade föremålet eller kroppen. Ett exempel på en elastisk kropp som åtminstone ungefär motsvarar den beskrivningen är en biljardköboll, som efter en kollision med en annan biljardboll återtar sin ursprungliga form. Ett annat exempel på en elastisk kropp är en fjäder eller ett spandex midjeband. Dessa återfår sin form efter att ha genomgått en komprimering eller en stretching. Den inblandade fysikprincipen är Hookes lag.

När det gäller linjär elasticitet, säger Hookes lag att en kraft som appliceras på vad som är ekvivalent med en fjäder är lika med den negativa produkten av fjädern eller hastighetskonstanten gånger koordinatförändringen för den dimension i vilken kraften appliceras. För en fjäder som deformerats längs x-riktningen från sin vilopunkt skrivs Hookes lag F = ‒kx. Eftersom den är jämförbar med en elastisk kropp, när kraften avbryts, återgår fjädern, om den är masslös, till sin avslappningspunkt. Om å andra sidan en massa är fäst vid fjädern, färdas föremålet, när det släpps, bortom relaxationspunkten och pendlar fram och tillbaka, tills inre friktion avslutar processen. Objekt i den verkliga världen kan lätt pressas bortom sin elasticitetsgräns.

När en elastisk kropp kolliderar med en annan elastisk kropp är deformationer i båda kropparna momentana och kinetisk energi bevaras. I en sådan kollision, om båda objekten har samma massa, och objekt #1 med hastighet V1, träffar objekt #2 med hastighet V2, kommer objekt #1 att stanna helt och hela dess rörelsemängd kommer att överföras till objekt #2 . En klassisk demonstration av detta är en grupp pendlar gjorda av snören som är bundna på samma punkt ovanför och fästa på metallkulor med lika massa i botten, var och en vidrör varandra. Om pendeln längst till vänster svängs, när den träffar nästa boll, överförs all dess fart till den, som överförs till den tredje när den träffar den, och så vidare. Slutligen ses den sista kulan röra sig till höger, med all energi från den första pendeln; denna utställning är känd som Newtons vagga.

En annan demonstration av elasticitet är att studsa en elfenbenskula på en mycket hård, plan yta som har gnuggats med olja. Elfenben har en ovanligt hög elasticitetskoefficient. Bollen kommer att studsa nästan till sin tidigare höjd, vilket illustrerar dess minimala förlust av kinetisk energi under processen. Ett föremål som tvingas bortom sin elastiska gräns kan uppvisa plastisk deformation, varvid förändringar är permanenta. I metaller involverar sådana permanenta deformationer ofta atomära dislokationer i kristallmatrisen.