Unterschied zwischen Federkonstante und Steifigkeitsfaktor

Federkonstante vs Steifigkeitsfaktor

Federkonstante und Steifigkeitsfaktor sind zwei sehr wichtige Größen bei der Untersuchung des Elastizitätsbereichs. Diese Mengen spielen bei fast allen Berechnungen in diesem Bereich eine entscheidende Rolle. In diesem Artikel werden wir diskutieren, was Federkonstante und Steifigkeitsfaktor sind, ihre Definitionen, Anwendungen von Steifigkeitsfaktor und Federkonstante, Ähnlichkeiten und schließlich die Differenz zwischen Steifigkeitsfaktor und Federkonstante.

Federkonstante

Elastizität ist eine sehr nützliche Eigenschaft der Materie. Es ist die Fähigkeit der Materialien, nach Entfernung der äußeren Kräfte in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Es wird beobachtet, dass die Kraft, die erforderlich ist, um eine elastische Feder gedehnt zu halten, proportional zu der gedehnten Länge der Feder ist. Die Proportionalitätskonstante wird als Federkonstante bezeichnet und mit k bezeichnet. Dies gibt uns die Gleichung F = -kx. Das Minuszeichen steht für die umgekehrte Richtung von x zur Kraft. Die Federkonstante ist definiert als die Kraft, die zum Dehnen der Feder in Längeneinheiten erforderlich ist. Die Einheiten der Federkonstante sind Newton pro Meter. Die Federkonstante ist eine Eigenschaft des Objekts. Die elastische potentielle Energie des Systems ist der Arbeitsaufwand, der erforderlich ist, um das elastische Objekt um eine gegebene Länge x zu strecken. Da die angewendete Kraft F (x) = kx ist, ist die geleistete Arbeit gleich der Integration von F (x) von null nach x in Bezug auf dx; das ist gleich kx²/ 2. Daher ist die potentielle Energie kx²/ 2. Es ist zu beachten, dass die potentielle Energie eines Objekts, das am Ende des Stabes befestigt ist, nicht von der Masse des Objekts abhängt, sondern nur von der Federkonstante und der gestreckten Länge.

Steifigkeitsfaktor (Young-Modul)

Der Young-Modul ist eine sehr wichtige Eigenschaft der Materie und wird verwendet, um die Steifigkeit des Materials zu charakterisieren. Der Young-Modul ist das Verhältnis des Drucks auf das Objekt (Spannung) zur Belastung des Objekts. Da die Dehnung dimensionslos ist, entsprechen die Einheiten des Young-Moduls den Druckeinheiten, dh Newton pro Quadratmeter. Für einige Materialien ist der Elastizitätsmodul in einem bestimmten Spannungsbereich konstant. Diese Materialien gehorchen dem Hookeschen Gesetz und sollen lineare Materialien sein. Materialien, die keinen konstanten Elastizitätsmodul haben, werden als nichtlineare Materialien bezeichnet. Es muss klar verstanden werden, dass der Young-Modul eine Eigenschaft des Materials ist, nicht das Objekt. Verschiedene Objekte, die aus dem gleichen Material hergestellt wurden, haben den gleichen Young-Modul. Das Young-Modul wurde nach dem Physiker Thomas Young benannt. Der Young-Modul kann auch als der Druck definiert werden, der bei einer Einheitsverformung des Materials erforderlich ist. Obwohl die Einheiten des Youngschen Moduls Pascal sind, werden sie nicht weit verbreitet. Große Einheiten wie Mega Pascal oder Gigapascal sind die nützlichen Einheiten.