Quel est le ratio de Poisson?
Le coefficient de Poisson traite de la manière dont l'étirement ou la compression d'un objet dans une direction provoque sa compression ou son étirement dans l'autre direction. Le rapport mesure l'ampleur de cet effet dans une substance particulière. Cela peut varier considérablement et le rapport peut même être négatif, généralement dans des substances synthétiques.
La définition technique du coefficient de Poisson est «le rapport contrainte de contraction transversale sur contrainte de dilatation longitudinale». Cela semble compliqué, mais décrit un effet assez simple. Pour l’imaginer, imaginez un morceau de caoutchouc, tel que celui utilisé dans un élastique. Lorsque vous étirez le groupe, il devient à la fois plus étroit et plus long. La relation entre ces deux changements est ce qui est mesuré par le coefficient de Poisson.
En réalité, le coefficient de Poisson s'applique en trois dimensions. Dans l'exemple de l'élastique, l'épaisseur de l'élastique tend également à diminuer - c'est juste plus difficile à voir. Pour visualiser l'effet en trois dimensions, imaginez prendre un jouet pour animal de compagnie en forme de cube et en serrant deux côtés opposés. Le cube obtiendra un contrat dans la direction entre ces deux côtés, mais se développera dans les deux autres directions.
Dans la plupart des cas, le coefficient de Poisson est positif, ce qui signifie qu'un matériau s'étire davantage dans une direction qu'il ne se contracte dans d'autres directions. Il y a plusieurs explications à cela, en utilisant différentes approches scientifiques. Une explication simple est que la plupart des matériaux résistent mieux à la compression qu’à l’étirement. Une explication plus compliquée est que les liens entre les atomes de la structure se réalignent au cours du processus d’étirement et de compression.
Dans la plupart des cas, le coefficient de Poisson d'un matériau sera compris entre 0 et 0,5. Parmi les matériaux courants, le caoutchouc a un coefficient de Poisson très proche de 0,5 alors que l’acier en a un de 0,3 et le liège beaucoup plus proche de 0. C’est pourquoi les bouchons de liège sont en liège: ils résistent à la pression du goulot de la bouteille sans s'étire verticalement et se bloque sur place.
Il est possible d'avoir un coefficient de Poisson négatif. Les matériaux présentant cette qualité sont connus sous le nom d'auxétique. Avec de tels matériaux, les étirer dans une direction entraînera leur expansion dans d'autres directions. On soupçonne que le tissu osseux vivant est un auxétique, bien que ce soit difficile à prouver. Il existe également plusieurs substances auxétiques synthétiques, notamment les polymères utilisés dans les vêtements imperméables Gore-Tex.
Le coefficient de Poisson est utilisé de manière plus complexe dans plusieurs domaines scientifiques. Lorsque vous courbez un objet dans une direction, le coefficient de Poisson affecte la façon dont l'objet se courbe dans la direction perpendiculaire. Le rapport affecte également la façon dont les ondes de stress traversent des substances telles que la roche, ce qui en fait des utilisations importantes en géologie.