Wat is een elastisch lichaam?
Elasticiteit is het vermogen om te vervormen, met volledige omkeerbaarheid - het vermogen om terug te stuiteren naar een vorm of staat die equivalent is aan die voordat een uitgeoefende kracht het voorwerp of lichaam incrementeel vervormde. Een voorbeeld van een elastisch lichaam dat ten minste ongeveer aan die beschrijving voldoet, is een biljartkeu die na een botsing met een andere biljartbal zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgt. Een ander voorbeeld van een elastisch lichaam is een veer of een spandex-tailleband. Deze krijgen hun vorm terug na het ondergaan van een samendrukking of een rek. Het betrokken fysica-principe is de wet van Hooke.
Met betrekking tot lineaire elasticiteit, stelt de wet van Hooke dat een kracht die wordt uitgeoefend op wat gelijk is aan een veer gelijk is aan het negatieve product van de veer of snelheidsconstante maal de coördinaatverandering voor de dimensie waarin de kracht wordt uitgeoefend. Voor een veer vervormd langs de x-richting vanuit zijn rustpunt, is de wet van Hooke geschreven F = ‒kx. Omdat het vergelijkbaar is met een elastisch lichaam, keert de veer, wanneer deze krachtloos is, terug naar zijn punt van ontspanning. Als aan de andere kant een massa aan de veer is bevestigd, reist het object, wanneer het wordt losgelaten, voorbij het relaxatiepunt, heen en weer oscillerend, totdat interne wrijving het proces beëindigt. Objecten in de echte wereld kunnen gemakkelijk voorbij hun elasticiteitsgrens worden gedrukt.
Wanneer een elastisch lichaam op een ander elastisch lichaam botst, zijn vervormingen in beide lichamen tijdelijk en wordt kinetische energie behouden. Als beide objecten bij een dergelijke botsing dezelfde massa hebben en object # 1 met snelheid V 1 , object # 2 raakt met snelheid V 2 , komt object # 1 volledig tot stilstand en wordt al zijn momentum overgedragen aan object # 2. Een klassieke demonstratie hiervan is een groep pendels gemaakt van snaren die op hetzelfde punt hierboven zijn vastgebonden en aan hun onderkant aan metalen ballen van gelijke massa zijn bevestigd, die elkaar raken. Als de meest linkse slinger wordt gezwaaid, wordt bij het slaan van de volgende bal al zijn momentum erop overgedragen, die bij het slaan naar de derde overgaat, enzovoort. Uiteindelijk wordt de laatste bal naar rechts bewogen, met alle energie van de eerste slinger; deze tentoonstelling staat bekend als de wieg van Newton.
Een andere demonstratie van elasticiteit is om een ivoren bal te laten stuiteren op een zeer hard, vlak oppervlak dat is ingewreven met olie. Ivoor heeft een ongewoon hoge elasticiteitscoëfficiënt. De bal stuitert bijna bijna naar zijn vorige hoogte, wat het minimale verlies aan kinetische energie tijdens het proces illustreert. Een object dat voorbij zijn elastische limiet wordt gedwongen, kan plastische vervorming vertonen, waardoor veranderingen permanent zijn. In metalen omvatten dergelijke permanente vervormingen vaak atomaire dislocaties in de kristalmatrix.