Wat is de verhouding van Poisson?

De verhouding van Poisson heeft betrekking op de manier waarop een object in de ene richting wordt uitgerekt of gecomprimeerd, waardoor het in de andere richting wordt samengedrukt of uitgerekt. De verhouding meet de omvang van dit effect in een bepaalde stof. Dit kan aanzienlijk variëren en de verhouding kan zelfs negatief zijn, meestal in synthetische stoffen.

De technische definitie van de verhouding van Poisson is "de verhouding van transversale contractiespanning tot longitudinale expansiespanning." Dit klinkt ingewikkeld, maar beschrijft een vrij eenvoudig effect. Stel je een stuk rubber voor, zoals dat in een rubberen band. Wanneer u de band uitrekt, wordt deze zowel smaller als langer. De relatie tussen deze twee veranderingen is wat wordt gemeten door de verhouding van Poisson.

In werkelijkheid is de verhouding van Poisson van toepassing in drie dimensies. In het rubberen bandvoorbeeld neemt de dikte van de uitgerekte band ook af - het is gewoon moeilijker te zien. Om het effect in drie dimensies weer te geven, stel je voor dat je een huisdier speelgoed neemt in de vorm van een kubus en twee tegenover elkaar liggende kanten knijpt. De kubus krijgt een samentrekking in de richting tussen deze twee zijden, maar zet uit in de andere twee richtingen.

In de meeste gevallen is de verhouding van Poisson positief, wat betekent dat een materiaal zich sterker in één richting uitstrekt dan in andere richtingen samentrekt. Hier zijn een aantal verklaringen voor, met verschillende wetenschappelijke benaderingen. Een eenvoudige verklaring is dat de meeste materialen beter bestand zijn tegen de compressie dan tegen het uitrekken. Een meer gecompliceerde verklaring is dat de bindingen tussen de atomen in de structuur opnieuw worden afgestemd tijdens het proces van uitrekken en comprimeren.

In de meeste gevallen zal de Poisson-verhouding van een materiaal tussen 0 en 0,5 liggen. Onder de gebruikelijke materialen heeft rubber een Poisson-verhouding zeer dicht bij 0,5, terwijl staal een van 0,3 heeft en kurk veel dichter bij 0. Dit is de reden waarom wijnkurken van kurk zijn: het kan de druk van de hals van de fles weerstaan ​​zonder die zich verticaal uitstrekt en op zijn plaats vastloopt.

Het is mogelijk om een ​​negatieve Poisson-verhouding te hebben. Materialen die deze kwaliteit vertonen, worden auxetics genoemd. Bij dergelijke materialen zal het strekken ervan in één richting ervoor zorgen dat ze in andere richtingen uitzetten. Er wordt vermoed dat levend botweefsel een hulpstof is, hoewel dit moeilijk te bewijzen is. Er zijn ook verschillende kunstmatige hulpstoffen, met name de polymeren die worden gebruikt in waterdichte kleding van Gore-Tex.

De verhouding van Poisson wordt op meer gecompliceerde manieren in verschillende wetenschapsgebieden gebruikt. Wanneer u een object in één richting buigt, beïnvloedt de verhouding van Poisson de manier waarop het object in de loodrechte richting kromt. De verhouding heeft ook invloed op de manier waarop stressgolven door stoffen zoals steen reizen, wat betekent dat het een aantal belangrijke toepassingen in de geologie heeft.