Vad är Poissons förhållande?

Poissons förhållande handlar om hur sträckning eller komprimering av ett objekt i en riktning får det att komprimera eller sträcka sig i den andra riktningen. Förhållandet mäter omfattningen av denna effekt i ett visst ämne. Detta kan variera avsevärt, och förhållandet kan till och med vara negativt, vanligtvis i konstgjorda ämnen.

Den tekniska definitionen av Poissons förhållande är "förhållandet mellan tvärgående sammandragningsstam och longitudinell expansionsstam." Detta låter komplicerat, men beskriver en ganska enkel effekt. För att föreställa sig det, föreställ dig en bit gummi, till exempel den som används i ett gummiband. När du sträcker bandet blir det både smalare och längre. Förhållandet mellan dessa två förändringar är vad som mäts med Poissons förhållande.

I verkligheten gäller Poissons förhållande i tre dimensioner. I exemplet av gummiband minskar också tjockleken på det sträckta bandet - det är bara svårare att se. För att föreställa effekten i tre dimensioner, föreställ dig att ta en husdjursleksak i form av en kub och sQueezing två motsatta sidor. Kuben kommer att få kontrakt i riktningen mellan dessa två sidor, men kommer att expandera i de andra två riktningarna.

I de flesta fall är Poissons förhållande positivt, vilket innebär att ett material sträcker sig i en riktning i större grad än det kontrakt i andra riktningar. Det finns ett par förklaringar till detta med olika vetenskapliga tillvägagångssätt. En enkel förklaring är att de flesta material bättre kan motstå komprimeringen än de är för att motstå sträckningen. En mer komplicerad förklaring är att bindningarna mellan atomerna i strukturen anpassas under processen att sträcka och komprimera.

I de flesta fall kommer ett materialets Poisson -förhållande att variera mellan 0 och 0,5. Bland vanliga material har gummi ett Poisson -förhållande mycket nära 0,5, medan stål har en av 0,3 och kork är mycket närmare 0. Det är därför vinkors är tillverkade av kork: detkan motstå trycket från flaskans hals utan att sträcka vertikalt och fastna på plats.

Det är möjligt att ha ett negativt Poisson -förhållande. Material som visar denna kvalitet kallas auxetik. Med sådana material kommer att sträcka dem i en riktning faktiskt få dem att expandera i andra riktningar. Det misstänks att levande benvävnad är en auxetisk, även om detta är svårt att bevisa. Det finns också flera konstgjorda auxetiska ämnen, särskilt de polymerer som används i gore-tex vattentäta kläder.

Poissons förhållande används på mer komplicerade sätt inom flera vetenskapsområden. När du böjer ett objekt i en riktning påverkar Poissons förhållande hur objektet böjs i vinkelrätt riktning. Förhållandet påverkar också hur stressvågor rör sig genom ämnen som rock, vilket innebär att det har några viktiga användningsområden inom geologi.