Spring Constant vs Ugumu Factor
Kigezo cha majira ya kuchipua na ugumu ni viwango viwili muhimu sana wakati wa kusoma unyumbufu. Kiasi hiki kina jukumu muhimu katika karibu mahesabu yote katika uwanja huu. Katika makala haya, tutajadili ni kipengele gani cha chemchemi na ugumu ni nini, ufafanuzi wake, matumizi ya kipengele cha ugumu na chemchemi ya kudumu, kufanana na hatimaye tofauti kati ya kipengele cha ugumu na cha kudumu cha spring.
Spring Constant
Elasticity ni sifa muhimu sana ya maada. Ni uwezo wa nyenzo kurudi kwenye sura yao ya awali baada ya kuondolewa kwa nguvu za nje. Inazingatiwa kuwa nguvu inayohitajika kuweka chemchemi ya elastic iliyoinuliwa ni sawia na urefu uliopanuliwa wa chemchemi. Uwiano wa uwiano unajulikana kama chemchemi isiyobadilika na inaonyeshwa kwa kutumia k. Hii inatupa equation F=-kx. Ishara ya minus inasimamia mwelekeo wa nyuma wa x hadi kwa nguvu. Kipindi cha chemchemi kinafafanuliwa kama nguvu inayohitajika kwa kunyoosha chemchemi kwa urefu wa kitengo. Vitengo vya mara kwa mara vya spring ni Newton kwa mita. Mara kwa mara ya spring ni mali ya kitu. Nishati ya uwezo wa elastic ya mfumo ni kiasi cha kazi ambayo inahitajika kunyoosha kitu cha elastic kwa urefu uliopewa x. Kwa kuwa nguvu iliyotumiwa F (x)=kx, kazi iliyofanyika ni sawa na ushirikiano wa F (x) kutoka sifuri hadi x, kwa heshima na dx; hiyo ni sawa na kx2/2. Kwa hivyo, nishati inayoweza kutokea ni kx2/2. Ni lazima ieleweke kwamba nishati ya uwezo wa kitu chochote kilichounganishwa na mwisho wa fimbo haitegemei wingi wa kitu lakini tu juu ya mara kwa mara ya spring na urefu uliowekwa.
Kigezo cha Ugumu (Moduli ya Vijana)
Moduli ya Young ni sifa muhimu sana ya maada na hutumika kubainisha ugumu wa nyenzo. Moduli ya vijana ni uwiano wa shinikizo kwenye kitu (stress) na matatizo ya kitu. Kwa kuwa matatizo hayana kipimo, vitengo vya moduli ya Young ni sawa na vitengo vya shinikizo, ambayo ni Newton kwa kila mita ya mraba. Kwa nyenzo zingine, moduli ya Vijana ni thabiti juu ya anuwai ya dhiki. Nyenzo hizi zinatii sheria ya Hooke na inasemekana kuwa nyenzo za mstari. Nyenzo, ambazo hazina moduli ya Vijana ya mara kwa mara, hujulikana kama nyenzo zisizo za mstari. Ni lazima ieleweke wazi kwamba moduli ya Young ni mali ya nyenzo, sio kitu. Vitu tofauti vilivyotengenezwa kwa nyenzo sawa vitakuwa na moduli sawa ya Young. Moduli ya Vijana imepewa jina la mwanafizikia Thomas Young. Moduli ya Young pia inaweza kufafanuliwa kama shinikizo linalohitajika kuwa na mzigo wa kitengo kwenye nyenzo. Ingawa vitengo vya moduli ya Young ni Pascal haitumiki sana. Vizio vikubwa kama vile Mega Pascal au Gigapascal ndio vitengo muhimu.
Kuna tofauti gani kati ya spring constant na stiffness factor?
• Spring constant ni sifa ya kitu. Kipengele cha ugumu ni sifa ya nyenzo.
• Kipengee kimoja kilichotengenezwa kwa nyenzo tofauti kitakuwa na viunga tofauti vya majira ya kuchipua.
