สภาพยืดหยุ่นของของแข็ง (Elasticity) คือ สมบัติของของแข็งที่เมื่อได้รับแรงกระทำแล้ว ของแข็งจะเกิดการเสียรูป แต่เมื่อแรงกระทำนั้นหายไป ของแข็งจะกลับคืนสู่สภาพเดิมได้
ปัจจัยที่ส่งผลต่อสภาพยืดหยุ่นของของแข็ง
ปัจจัยที่ส่งผลต่อสภาพยืดหยุ่นของของแข็ง มีดังนี้
- ชนิดของวัสดุ วัสดุบางชนิดมีความยืดหยุ่นมากกว่าวัสดุบางชนิด เช่น ยางมีความยืดหยุ่นมากกว่าเหล็ก
- อุณหภูมิ ของแข็งจะมีสภาพยืดหยุ่นลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
- ขนาดของแรงกระทำ ของแข็งจะเกิดการเสียรูปมากขึ้นเมื่อแรงกระทำมีขนาดใหญ่ขึ้น
การวัดสภาพยืดหยุ่นของของแข็ง
สภาพยืดหยุ่นของของแข็งสามารถวัดได้โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่องทดสอบสภาพยืดหยุ่น (Tensile Testing Machine) เครื่องทดสอบสภาพยืดหยุ่นจะวัดค่าความยืดหยุ่นของของแข็งได้จาก มอดูลัสของยัง (Young’s modulus)
มอดูลัสของยัง คือ อัตราส่วนระหว่างแรงตึงที่กระทำต่อของแข็งต่อการเปลี่ยนแปลงความยาวของของแข็ง
1 | E = (F / A) / (ΔL / L) |
โดยที่
- E คือ มอดูลัสของยัง (Pa)
- F คือ แรงตึง (N)
- A คือ พื้นที่หน้าตัดของของแข็ง (m²)
- ΔL คือ การเปลี่ยนแปลงความยาวของของแข็ง (m)
- L คือ ความยาวเริ่มต้นของของแข็ง (m)
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้สภาพยืดหยุ่นของของแข็ง
สภาพยืดหยุ่นของของแข็งถูกนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ มากมาย เช่น
- การออกแบบโครงสร้าง โครงสร้างต่างๆ เช่น สะพาน อาคาร รถยนต์ ฯลฯ จะต้องออกแบบให้สามารถรับแรงกระทำต่างๆ ได้โดยไม่เกิดการเสียรูปมากเกินไป
- การผลิตวัสดุ วัสดุต่างๆ เช่น ยาง พลาสติก โลหะ ฯลฯ จะต้องผลิตให้มีความยืดหยุ่นที่เหมาะสมกับการใช้งาน
- เครื่องมือและอุปกรณ์ เครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ เช่น สายพาน สปริง ฯลฯ จะต้องมีความยืดหยุ่นที่เหมาะสมกับการใช้งาน
สรุป
สภาพยืดหยุ่นของของแข็งเป็นสมบัติที่สำคัญของของแข็ง ช่วยให้ของแข็งสามารถรับแรงกระทำต่างๆ ได้โดยไม่เกิดการเสียรูปมากเกินไป สภาพยืดหยุ่นของของแข็งถูกนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ มากมาย เพื่อให้โครงสร้าง วัสดุ เครื่องมือ และอุปกรณ์ต่างๆ มีประสิทธิภาพและปลอดภัย