Was ist Elastizität?

In der Physik ist Elastizität die Fähigkeit eines Festkörpers, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, nachdem eine äußere Kraft auf ihn ausgeübt und dann entfernt wurde. Ein Objekt mit einem hohen Grad an Elastizität kann seine Form stark verändern und dennoch in seine ursprüngliche Form zurückkehren. Feststoffe mit geringer oder keiner Elastizität verformen sich permanent oder brechen, wenn eine Kraft auf sie ausgeübt wird. Der Begriff Elastizität kann auch verwendet werden, um die Fähigkeit von Prozessen oder Systemen zu beschreiben, sich zu dehnen oder flexibel zu sein.

Aufgrund des molekularen Aufbaus von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen reagieren sie alle unterschiedlich auf äußere Beanspruchungen. Die Moleküle, aus denen ein Festkörper besteht, sind sehr nahe beieinander und befinden sich in einer genauen Anordnung. Dies bedeutet, dass beim Einwirken einer Kraft auf einen Festkörper nur wenig Raum zum Nachgeben ist. Die Moleküle von Flüssigkeiten und Gasen breiten sich weiter aus und bewegen sich freier als die von Festkörpern. Wenn eine Kraft auf Flüssigkeiten und Gase ausgeübt wird, können diese im Gegensatz zu den meisten Feststoffen entweder von der Kraft weg oder um diese herum fließen oder stark komprimiert werden.

Es gibt drei verschiedene Arten von Kräften oder Spannungen, die feste Objekte beeinflussen können. Die erste ist die Spannung, auch Dehnung genannt, die auftritt, wenn auf beide Enden des Objekts gleiche, aber entgegengesetzte Kräfte ausgeübt werden. Die Kompression ist die zweite Art von Spannung, die auftritt, wenn ein Objekt unter Druck gesetzt wird oder die auf den Festkörper einwirkende Kraft 90 Grad zu seiner Oberfläche beträgt. Stellen Sie sich vor, Sie zerquetschen eine leere Papierhandtuchrolle zwischen Ihren Händen mit Ihren Händen an beiden Enden. Die endgültige Art der Spannung ist Scherung, die auftritt, wenn die Kraft parallel zur Oberfläche des Objekts ist.

Wenn eine Kraft auf einen Festkörper ausgeübt wird, widersteht dieser zunächst und bleibt in seiner ursprünglichen Form. Wenn die Kraft erhöht wird, kann der Feststoff den Widerstand nicht halten und beginnt, seine Form zu ändern oder sich zu verformen. So wie verschiedene Arten von Festkörpern unterschiedliche elastische Eigenschaften haben, können sie auch unterschiedlichen Kräften standhalten, bevor sie betroffen sind. Wenn die Kraft stark genug ist, wird die deformierte Form dauerhaft oder der Feststoff wird brechen.

Es ist die Menge an Kraft, die auf ein Objekt ausgeübt wird, nicht die Dauer, die bestimmt, ob es in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann. Wenn der Feststoff nicht in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann, soll er seine Elastizitätsgrenze überschritten haben. Die Elastizitätsgrenze ist die maximale Menge an Spannung, die ein Feststoff aushalten kann, damit er wieder normal wird. Diese Grenze hängt von der Art des verwendeten Materials ab. Beispielsweise haben Gummibänder eine hohe Elastizität und damit eine hohe Elastizitätsgrenze im Vergleich zu einem Betonstein, der nahezu unelastisch ist und eine sehr niedrige Elastizitätsgrenze aufweist.