Co je Poissonův poměr?

Poissonův poměr se zabývá způsobem, jak protahovat nebo komprimovat objekt v jednom směru způsobuje, že se komprimuje nebo protahuje v druhém směru. Poměr měří rozsah tohoto účinku u konkrétní látky. To se může značně lišit a poměr může být dokonce záporný, obvykle u chemických látek.

Technická definice Poissonova poměru je „poměr napětí příčné kontrakce k napětí podélné expanze.“ To zní komplikovaně, ale popisuje poměrně jednoduchý efekt. Chcete-li si to představit, představte si kousek gumy, jaký se používá v gumičce. Když natáhnete skupinu, stane se užší a delší. Vztah mezi těmito dvěma změnami je to, co se měří Poissonovým poměrem.

Ve skutečnosti se Poissonův poměr uplatňuje ve třech rozměrech. V příkladu gumového pásku se tloušťka napnutého pruhu také zmenší - je to jen těžší vidět. Chcete-li si představit účinek ve třech rozměrech, představte si, že vezmete hračku pro domácí mazlíčky ve tvaru krychle a stisknete dvě protilehlé strany. Krychle bude mít kontrakt ve směru mezi těmito dvěma stranami, ale bude se rozšiřovat ve dalších dvou směrech.

Ve většině případů je Poissonův poměr kladný, což znamená, že se materiál táhne v jednom směru o větší stupeň než v jiných směrech. Existuje několik vysvětlení za použití různých vědeckých přístupů. Jednoduchým vysvětlením je, že většina materiálů je schopna odolávat kompresi lépe než odolávat protažení. Složitějším vysvětlením je to, že vazby mezi atomy ve struktuře se během procesu natahování a komprese znovu vyrovnávají.

Ve většině případů se Poissonův poměr materiálu bude pohybovat mezi 0 a 0,5. Mezi běžnými materiály má guma Poissonův poměr velmi blízký 0,5, zatímco ocel má jeden z 0,3 a korek je mnohem blíže 0. To je důvod, proč jsou vinné korky vyrobeny z korku: vydrží tlak z hrdla láhve bez svisle se protahuje a zasekává se na svém místě.

Je možné mít negativní Poissonův poměr. Materiály vykazující tuto kvalitu jsou známé jako auxetika. U takových materiálů jejich roztažení v jednom směru způsobí, že se rozšíří v jiných směrech. Existuje podezření, že živá kostní tkáň je auxetická, i když je to obtížné dokázat. Existuje také několik umělých auxetických látek, zejména polymerů používaných v nepromokavém oděvu Gore-Tex.

Poissonův poměr se používá komplikovaněji v několika vědních oborech. Když ohnete objekt v jednom směru, Poissonův poměr ovlivňuje způsob, jakým se objekt zakřivuje v kolmém směru. Poměr také ovlivňuje způsob, jakým stresové vlny procházejí látkami, jako je hornina, což znamená, že má některá důležitá použití v geologii.