Elastiki qüvvə

Elastiki qüvvə — deformasiya zamanı yaranan qüvvə. Qüvvənin növündən asılı olaraq cismə tətbiq olunan qüvvə ona təcil verir, yaxud cismi deformasiyaya uğradır (ölçü və formanı dəyişdirir). Qüvvənin təsiri ilə baş verən deformasiyaya nəzər salaq. Qüvvənin təsiri kəsildikdən sonra cismin ilk ölçüsünün və formasının bərpa olunma dərəcəsinə görə iki növ deformasiyaya rast gəlinir. Təsir kəsildikdən sonra cisim tamamilə ilk ölçü və formasını alırsa, baş vermiş deformasiya elastiki deformasiya adlanır. Təcrübi faktlarla müəyyən olunmuşdur ki, elastiki deformasiya cismin fərdi xüsusiyyətindən asılı olmaqla yanaşı təsir edən qüvvənin müəyyən qiymətləri intervalında baş verir. Qüvvənin müəyyən qiymətindən sonra təsirin kəsilməsinə baxmayaraq cisim tam mənada ilk halına qayıda bilmir. Elə maddələr vardır ki, onlarda hətta çox kiçik qüvvənin təsiri ilə meydana gələn deformasiya təsir kəsildikdən sonra bərpa olunmur. Bu növ deformasiyalar plastik deformasiya adlanır. Plastik deformasiyanı yaradan qüvvənin ən kiçik qiyməti (yaxud, elastiki deformasiyanı yaradan qüvvənin mümkün olan ən böyük qiyməti) müxtəlif cisimlər üçün müxtəlifdir. Qüvvələrin tətbiq olunma üsuluna görə bərk cisimlərdə müxtəlif növ elastik deformasiyalar - dartılma (yaxud sıxılma), sürüşmə və burulma deformasiyaları baş verir.

Dartılma (sıxılma) deformasiyası

Şəkil 1 Uzununa deformasiya

Ən sadə dartılma deformasiyası cismə bir düz xətt istiqamətində yönələn qüvvə tətbiq etməklə müşahidə olunur. Belə dartılma deformasiyası uzununa, yaxud biroxlu dartılma deformasiyası adlanır (Şəkil 1). Uzununa deformasiyanı kəmiyyətcə xarakterizə etmək üçün bircins izotrop materialdan hazırlanmış milin uclarına ox boyu əks istiqamətlərə yönəlmiş bərabər $f_{1}$ və $f_{2}$ qüvvələrini tətbiq edək (Şəkil 2). Qüvvələrin istiqamətlərindən asılı olaraq mil uzanır (Şəkil 2,a) və ya sıxılır (Şəkil 2,b).

Deformasiyanı xarici qüvvənin təsiri nəticəsində əldə olunan uzanma ilə xarakterizə etmək olar. Nümunənin ilk uzunluğu $l_{0}$, son uzunluğu isə l olarsa

Şəkil 2 Cisimlərin uzununa deformasiyasını müəyyən edən kəmiyyətlər

deformasiya $\bigtriangleup l=l-l_{0}$ olur. Buradakı $\bigtriangleup l$ mütləq deformasiya adlanır. Mütləq deformasiya nümunənin elastiklik xassəsini tam xarakterizə etmir. Çünki onun qiymətinin böyük olması hələ nümunənin yüksək dərəcədə elastiki olmasından xəbər vermir. Bunu daha əyani təsəvvür etmək üçün belə bir misala nəzər salaq. Tutaq ki, elastiki xassələri bir-birinə çox yaxın olan iki nümunə vardır. Bunlardan birinin uzunluğu $l_{0}$ , digərinin uzunluğu isə bundan 5 dəfə böyükdür. Birinci nümunə ikinciyə nəzərən daha elastikdir. Eyni qüvvənin təsiri nəticəsində yaranan mütləq deformasiyalar belə olar: $\bigtriangleup l_{1}<\bigtriangleup l_{2}$, yəni ikinci nümunə daha çox uzanmışdır. Lakin bu ikinci nümunənin birinciyənəzərən daha elastiki olmasının nəticəsi deyildir, çünki elastikliyi nisbətən az olan ikinci nümunə birincidən 5 dəfə uzundur. Deməli, mütləq deformasiya cismin elasiklik xassəsini tam xarakterizə etmir. Nümunələrin uzunluqları eyni olsaydı, təbiidir ki, elastikliyi daha böyük olanın mütləq deformasiyası nisbətən böyük olardı. Buradan aydın olur ki, cismin deformasiya qabiliyyəti onun vahid uzunluğuna düşən mütləq deformasiya ilə tam xarakterizə olunur. Bu kəmiyyət, yəni vahid uzunluğa düşən mütləq deformasiyaya nisbi uzanma $(\varepsilon )$ deyilir:

$\varepsilon ={\frac {\vartriangle l}{l}}$ (1)

Burada $l$ - nümunənin ilk uzunluğu, $\bigtriangleup l$ isə mütləq uzanmadır. (1) ifadəsində nümunənin bərabər uzunluqda götürülmüş ixtiyari hissəsinin uzanmasının eyni olduğu nəzərə alınmışdır. Buna səbəb nümunənin bircins olması və ona görə də təsirin onun en kəsiyi boyunca bərabər paylanmasıdır.

Təcrübi faktlarla müəyyən olunmuşdur ki, nisbi deformasiya nümunənin vahid en kəsiyinə təsir edən qüvvə ilə düz mütənasibdir:

$\varepsilon =\alpha {\frac {f}{S}}$ (2)

$S$- nümunənin en kəsiyinin sahəsi, $f$ -en kəsiyinə təsir edən qüvvə, $\alpha$- mütənasiblik əmsalıdır. $\alpha$ əmsalı, nümunənin elastikliyini xarakterizə etdiyindən elastiklik əmsalı adlanır. (2) ifadəsi yalnız elastiki deformasiya hüdudunda doğrudur.

Huk qanunu

Qüvvə en kəsiyə perpendikulyar istiqamətdə yönəldikdə gərginlik (nümunənin vahid en kəsiyinə perpendikulyar istiqamətdə təsir edən qüvvə)

$\sigma _{n}={\frac {f}{S}}$ (3)

ifadəsi ilə təyin olunur. (3)-ü (2)-də nəzərə alsaq

$\varepsilon =\alpha \centerdot \sigma _{n}$ (4)

(4) ifadəsi Huk qanunu adlanır. (4) ifadəsində $\sigma _{n}=1$ olduqda $\alpha =\varepsilon$ alınır. Bu isə o deməkdir ki, elastiklik əmsalı ədədi qiymətcə vahid gərginliyin

($\sigma _{n}=1$) yaratdığı nisbi uzanmaya ($\varepsilon$) bərabərdir.

Yunq moldulu

Maddənin elastiklik xassəsi elastiklik əmsalı ilə yanaşı onun tərs qiyməti olan ${\frac {1}{\alpha }}=E$ kəmiyyəti ilə də xarakterizə olunur. Bu kəmiyyət Yunq modulu adlanır. (4) ifadəsində ${\frac {1}{\alpha }}=E$ yazsaq

$\varepsilon ={\frac {\sigma _{n}}{E}}$ (5)

alınır. (1)-i (5)-də nəzərə alaraq Yunq modulunu təyin edək:

$E={\frac {\sigma _{n}}{\vartriangle l/l}}$ (6)

(6)-dan göründüyü kimi $\vartriangle l/l=1$ olduqda $E=\sigma _{n}$ alınır, başqa sözlə Yunq modulu, ədədi qiymətcə vahid nisbi uzanma yaradan normal gərginliyə

bərabərdir. Nisbi uzanmanın $\vartriangle l/l=1$ olması şərtindən $(l_{s}-l)/l=1$ və buradan $l_{s}=2l$ alırıq. Deməli, Yunq modulu, ədədi qiymətcə nümunəni iki dəfə uzada bilən normal gərginliyə bərabərdir.