Hva er Poissons forhold?

Poissons forhold handler om måten å strekke eller komprimere en gjenstand i den ene retningen som får den til å komprimere eller strekke seg i den andre retningen. Forholdet måler omfanget av denne effekten i et bestemt stoff. Dette kan variere betydelig, og forholdet kan til og med være negativt, vanligvis i menneskeskapte stoffer.

Den tekniske definisjonen av Poissons forhold er "forholdet mellom tverrgående sammentrekningsbelastning og langsgående ekspansjonsstamme." Dette høres komplisert ut, men beskriver en ganske enkel effekt. For å forestille deg det, kan du tenke deg et stykke gummi, som det som brukes i et gummibånd. Når du strekker bandet, blir det både smalere og lengre. Forholdet mellom disse to endringene er det som måles ved Poissons forhold.

I virkeligheten gjelder Poissons forhold i tre dimensjoner. I gummibåndeksemplet synker også tykkelsen på det strukkede båndet - det er bare vanskeligere å se. For å forestille effekten i tre dimensjoner, kan du tenke deg å ta et kjæledyrleketøy i form av en kube og klemme to motsatte sider. Kuben vil få kontrakt i retningen mellom disse to sidene, men vil utvide seg i de to andre retningene.

I de fleste tilfeller er Poissons forhold positive, noe som betyr at et materiale strekker seg i en retning i større grad enn det trekker seg sammen i andre retninger. Det er et par forklaringer på dette ved å bruke forskjellige vitenskapelige tilnærminger. En enkel forklaring er at de fleste materialer er bedre i stand til å motstå kompresjonen enn de er motstå strekkingen. En mer komplisert forklaring er at bindingene mellom atomene i strukturen blir tilpasset under prosessen med strekking og komprimering.

I de fleste tilfeller vil et materials Poisson-forhold være mellom 0 og 0,5. Blant vanlige materialer har gummi et Poisson-forhold veldig nær 0,5, mens stål har en på 0,3 og kork er mye nærmere 0. Dette er grunnen til at vinkorkene er laget av kork: den tåler trykket fra flaskehalsen uten strekker seg loddrett og fastkjøres på plass.

Det er mulig å ha et negativt Poisson-forhold. Materialer som viser denne kvaliteten er kjent som auxetics. Med slike materialer vil å strekke dem i en retning faktisk føre til at de utvides i andre retninger. Det er mistanke om at levende beinvev er et hjelpemiddel, selv om dette er vanskelig å bevise. Det er også flere menneskeskapte auxetiske stoffer, spesielt polymerene som brukes i Gore-Tex vanntette klær.

Poissons forhold brukes på mer kompliserte måter innen flere vitenskapsfelt. Når du bøyer et objekt i en retning, påvirker Poissons forhold forholdet til objektet krummer seg i vinkelrett retning. Forholdet påvirker også måten stressbølger reiser gjennom stoffer som berg, noe som betyr at den har noen viktige bruksområder i geologi.