Hvad er Poissons forhold?

Poissons forhold handler om, hvordan strækning eller komprimering af et objekt i den ene retning får det til at komprimere eller strække sig i den anden retning. Forholdet måler omfanget af denne effekt i et bestemt stof. Dette kan variere betydeligt, og forholdet kan endda være negativt, normalt i menneskeskabte stoffer.

Den tekniske definition af Poissons forhold er "forholdet mellem tværgående sammentrækningsstamme og langsgående ekspansionsstamme." Dette lyder kompliceret, men beskriver en ret simpel effekt. For at forestille dig det, kan du forestille dig et stykke gummi, som det, der bruges i et gummibånd. Når du strækker båndet, bliver det både smalere og længere. Forholdet mellem disse to ændringer er det, der måles ved Poissons forhold.

I virkeligheden gælder Poissons forhold i tre dimensioner. I gummibåndeksemplet aftager tykkelsen på det strækkede bånd også - det er bare sværere at se. For at forestille effekten i tre dimensioner, forestil dig at tage et kæledyr legetøj i form af en terning og klemme to modsatte sider. Terningen får kontrakt i retningen mellem disse to sider, men udvides i de to andre retninger.

I de fleste tilfælde er Poissons forhold positive, hvilket betyder, at et materiale strækker sig i en retning i større grad, end det sammentrækker i andre retninger. Der er et par forklaringer på dette ved hjælp af forskellige videnskabelige tilgange. En simpel forklaring er, at de fleste materialer er bedre i stand til at modstå komprimering end de er til at modstå strækningen. En mere kompliceret forklaring er, at bindingerne mellem atomerne i strukturen tilpasser sig under processen med strækning og komprimering.

I de fleste tilfælde vil et materiales Poisson-forhold ligge mellem 0 og 0,5. Blandt almindelige materialer har gummi et Poisson-forhold meget tæt på 0,5, hvorimod stål har en på 0,3 og kork er meget tættere på 0. Dette er grunden til, at vinkurker er lavet af kork: det kan modstå trykket fra flaskehalsen uden strækker sig lodret og sidder fast på plads.

Det er muligt at have et negativt Poisson-forhold. Materialer, der viser denne kvalitet, kaldes hjælpestoffer. Med sådanne materialer vil strækning af dem i en retning faktisk få dem til at udvide sig i andre retninger. Det er mistænkt, at levende knoglevæv er et hjælpestof, skønt dette er vanskeligt at bevise. Der er også flere menneskeskabte auxetiske stoffer, navnlig de polymerer, der bruges i Gore-Tex vandtæt tøj.

Poissons forhold anvendes på mere komplicerede måder inden for flere videnskabelige områder. Når du bøjer et objekt i en retning, påvirker Poissons forhold, den måde objektet krummer i den vinkelrette retning. Forholdet påvirker også måden, hvor stressbølger rejser gennem stoffer som sten, hvilket betyder, at det har nogle vigtige anvendelser inden for geologi.