탄력

탄력

'탄력력력'이라고도 합니다. 물체가 외력의 작용을 받아 형변한 후, 외력을 빼면 물체는 원래의 형상의 힘을 회복할 수 있는데, 이를 "탄력"이라 합니다. 그 방향은 물체를 형변시키는 외력의 방향과 반대입니다. 물체의 형태가 다양해지기 때문에 생기는 탄력도 여러 가지로 달라집니다. 예를 들어 플라스틱 판 위에 무거운 물건을 올려놓으면 눌린 플라스틱이 원상태로 돌아가면서 위로 올라오는 탄력이 생기는 것이 무거운 것에 대한 지지력입니다. 한 물체를 용수철에 걸고 물체는 용수철을 늘이고, 늘여진 용수철은 원래대로 돌아가면서 위로 올라오는 탄력이 생기도록 하는 것이 물체에 대한 인장력입니다. 플라스틱·스프링 등 형변은 물론 어떤 물체도 형변할 수 있고, 형변이 일어나지 않는 물체는 존재하지 않습니다. 그러나 어떤 것은 비교적 뚜렷하게 변하여 직접 볼 수 있고, 어떤 것은 상당히 미세하게 변하여 반드시 기구를 사용해야만 알아차릴 수 있습니다.

 

탄성정의
물체가 힘의 작용에 의해 발생하는 형상부피가 변하는 것을 형변이라고 합니다. 외력이 작용을 멈춘 후 원상태로 돌아갈 수 있는 형변을 탄성이라고 합니다. 형변이 일어난 물체는 원상태로 돌아가야 하기 때문에 그것과 접촉하는 물체에 힘이 작용합니다. 이런 작용을 스판이라고 합니다. 즉, 탄성 한계 범위 내에서 물체가 물체에 형체를 변화시키는 힘을 가하는 것을 탄력이라고 합니다.

일상생활에서 관찰되는 상호작용은밀고 당기거나 들고 들거나, 견인 열차와 단조 작업물, 타구, 활시위를 당기고 활을 쏘는 등입니다. 모두 물체가 물체와 접촉할 때 일어나는 상호작용을 접촉력이라고 합니다. 접촉력은 성질에 따라 탄력과 마찰력으로 요약됩니다. 이들은 본질적으로 전자기력에 의해 발생합니다.

스판기는 접촉력이고 스판기는 존재할 수 밖에 없고물체의 서로 접촉하는 곳, 그러나 서로 접촉하는 물체 사이에 반드시 탄력이 작용하는 것은 아닙니다. 탄력이 생겨야 접촉뿐 아니라 상호작용도 가능하기 때문입니다.
스판기는 직접 닿아 신축성이 발생하며 형변한 물체 사이 흔히 말하는 스트레스, 지지력, 인장력은 모두 탄력입니다. 탄력의 방향은 항상 물체의 형체가 변하는 방향과 반대입니다. 압력이나 지지력의 방향은 항상 지지면에 수직으로 눌리거나 지지된 물체를 향합니다.
흔히 말하는 인장력도 탄력입니다. 끈의 인장력은 끈이 잡아당기는 물체에 대한 탄력으로, 방향은 항상 끈을 따라 줄이 수축하는 방향을 가리킵니다.

스프링의 탄성 변형 발생 시 탄성 한계도내의 탄성 크기는 용수철 신장(또는 단축)의 길이와 비례합니다(또는 용수철 신장). 인장력에 비례), 즉 F=-kx(또는 △F=-k△k)입니다. k는 용수철의 강성계수(강성계수 또는 탄성계수)라고 하며 단위 길이를 늘일 때의 탄력과 같은 수치입니다. 단위는 뉴턴 매 미터이고 기호는 N/m이다.k값은 그 재료의 성질과 관련이 있습니다. 용수철과 딱딱함의 구분은 바로 그것들의 힘의 계수가 다르다는 것을 말합니다. 또 스프링에 따라 힘의 계수가 달라지는 게 일반적으로는 다른 것입니다. 상기 표현식에서의 마이너스 번호는 스프링에 의한 탄력이 연장(또는 압축)되는 방향과 반대됨을 나타냅니다. 이 법칙은 영국의 과학자 훅이 발견한 것으로, 훅의 법칙이라고 합니다.

 
조건

1. 두 물체가 서로 닿는다
2. 물체의 탄성 변형(사람 포함)관찰할 수 없는 미세한 변형)

 

주의할 점 :어떤 물체라도 보내면탄성 변형이 생기면 반드시 그것과 접촉하는 물체에 탄력이 생깁니다. 탄성 변형 범위를 벗어나면 탄력이 완전히 없어지는 탄력 수용 범위를 넘어선 형체를 '범성 변형'이라고 합니다.(즉, 탄성 한도를 초과하여 소성체는 제외)

 

예: 나무토막 A가 벽에 기대어 있는 경우하나의 추력으로 나무토막 A에 있으면 나무토막이 벽에 눌려 형체가 변합니다. 이때 A와벽 사이에 탄력이 작용합니다.

 

스판 방향
탄력의 방향은 물체의 변형 방향과 반대입니다. 구체적으로 다음과 같습니다.

 

① 가벼운 끈의 탄력 방향으로 끈 지향 끈 수거움츠러드는 방향.

 

② 압력,지지력의 방향은 항상 접촉한다면은 수직이고 면은 면과 접촉하며, 점과 면은 면에 수직이다. 점과 점의 접촉요소두 접점의 공접면을 찾으면 이 공접면에 수직으로 탄력이 지지대를 향한다.

 

③ 다이렉트 스틱(즉, 스틱의 양끝만 받음)힘,중간힘(로드 자체의 중력도 무시함),이력로드라고 함),탄힘은 반드시 막대의 방향을 따른다. 일반적인 스틱은 힘이 비교적 복잡하므로 구체적인 조건에 따라 분석해야 한다.

 

④ 탄력방향은 임의의 것으로 한다.외력과 운동 상태에 의해 결정된다.
스판의 크기와 모양이 변하는 크기의 관계탄력의 한도 내에서 모양이 커질수록 탄력이 커지고 모양이 없어지면 탄력이 없어진다. 인장형변(또는 압축형변)의 경우 길이를 길게(또는 짧게) 할수록 탄력이 증가한다. 구부러진 형태는 심하게 구부러질수록 굴곡이 심해진다. 비틀림의 경우 비틀림이 심할수록 탄력이 커진다. 

 

탄력의 본질

탄력의 본질은 분자 간의 작용력입니다. 물체를 늘이거나 압축할 때, 분자 간의 거리가 변하여, 분자 간의 대향성이 있게 됩니다. 위치가 벌어지거나 붙으면 중력과 척력이 균형을 이루지 못하고 서로 끌어당기거나 배척하는 경향이 있는데, 이들 분자 간의 끌어당기거나 배척하는 총효과는 거시적으로 관찰되는 탄력입니다. 외력이 너무 커 분자 간 거리가 너무 벌어지면 분자는 다른 안정적인 위치로 미끄러져 들어가고, 외력이 제거돼도 다시 복원 위치로 돌아가지 못하면 영구적인 변형이 유지됩니다. 이것이 바로 탄력의 본질입니다. 

 
스판의 차이

스판기는 힘의 성질에 따라 명명됩니다. 압력, 지지력, 인장력은 힘의 효과에 의해 명명됩니다. 이건 완전히 다른 개념입니다. 따라서 탄력과 압력, 지지력, 인장력 사이에는 명확한 관계가 없습니다. 탄력은 반드시 압력, 지지력, 인장력이 아닙니다.
예를 들어, 같은 매끄러운 세로 막대에 씌운 두 개환형 자석은 같은 극이 서로 마주보고 있고, 두 자석은 모두 정지된 상태입니다. 위의 자석을 힘에 의해 분석하면, 자석은 그 자체의 수직하향의 중력작용과 수직하향의 반발력작용을 받으며, 2력은 1쌍의 평형력으로 작용합니다. 이때 위쪽의 반발력이 지지력으로 작용합니다. 이 지지력은 탄력이 아닙니다. 또 뉴턴의 제3법칙에 의해 얻어지는데 크기는 위쪽의 반발력과 같으며 방향의 아래쪽의 자력도 아래쪽의 자석에 작용합니다. 이때 이 아래로 내려가는 자력은 바로 위의 자석이 주는 아래로 내려가는 압력입니다. 이 스트레스도 신축성이 아닙니다.

두 개의 매끄러운 평행 직선 궤도 사이에서도 수직 방향으로 등거리로 분포하는 방향이 다른 등강자장이 분포되어 있고, 레일에 하나 있습니다. 폭이 자기장과 같은 금속액자.자기장이 등속 운동할 때,실 테두리는 암페어의 작용을 받아 운동하기 시작합니다. 이때 암페어는 실타래 운동의 합외력, 즉 인장력입니다. 이 인장력도 탄력이 아닙니다.

그러니까 탄력은 막연하게 말할 수 없는 것입니다. 압력, 지지력, 인장력.구체적인 상황을 구체적으로 분석해야 합니다. 

탄성 변형

물체는 힘을 받은 후에 형변이 일어날 수 있습니다. 탈작용력 후, 그 물체가 원상태로 돌아갈 수 있다면, 이러한 형변을 탄성 형변이라고 합니다.

 

소성 변형

물체는 외력의 작용을 받아서 각 점 사이를 마주보게 합니다. 위치의 변경, 외력 제거 후 물체가 원래 모양으로 돌아갈 수 없습니다. 이를 "소성 변형"이라 합니다.
물체는 충분히 큰 외력의 작용을 받을 때외력이 제거된 후 그 형상의 변화를 보존할 수 있는 영구적인 형상변경이 일어납니다. 이런 성능을 범성이라고 하는데, 지금은 소성이라고 부르는 경우가 더 많습니다.

소성은 일종의 주어진 하중에 있습니다. 재료는 영구적으로 변형된 재료의 특성을 발생시켜, 대부분의 공정 재료에 있어서, 응력이 낮을 때비례 극한의 경우 응력 일응변 관계는 선형입니다. 또한, 대부분의 재료는 응력이 굴복점보다 낮을 때 탄성 행위로 나타냅니다. 즉, 하중을 옮겼을 때 그 응변도 완전히 사라집니다. 소성 좋고 나쁨은 신장률 δ와 단면 수축률 표시할 수 있습니다.