Pružnost

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Pružnost (též elasticita) je část fyziky, která studuje vztahy mezi deformacemi těles a vnějšími silami, která na těleso působí.

[editovat] Pružná a nepružná tělesa

Podrobnější informace naleznete v článku Tuhé tělesonaleznete v článcích [[{{{2}}}]] a [[{{{3}}}]]naleznete v článcích [[{{{4}}}]], [[{{{5}}}]] a [[{{{6}}}]]naleznete v článcích [[{{{7}}}]], [[{{{8}}}]], [[{{{9}}}]] a [[{{{10}}}]].

Pružné těleso je takové těleso, které se působením vnější síly deformuje, ale po odstranění této síly se vrací do původního tvaru. Tělesa, která se po odstranění vnější síly nevrátí do původního tvaru, se označují jako nepružná.

[editovat] Namáhání těles

Působení vnějších sil na těleso může být různé. Hovoříme pak o namáhání tělesa v tahu, v tlaku, v ohybu, ve smyku, v kroucení apod.

Tah	Tlak	Ohyb	Smyk
Kroucení

Při působení malých sil platí (přibližně) lineární vztah mezi působícím napětím a relativní deformací. Tento vztah je označován jako Hookův zákon. Při platnosti Hookova zákona je důležitou charakteristikou tzv. modul pružnosti (Youngův modul)

$E = \frac{\sigma}{\varepsilon}$ ,

kde $\varepsilon$ je relativní deformace, $σ$ je napětí.

Závislost napětí-prodloužení pro ocelovou tyč.

Lineární závislost mezi napětím a prodloužením obvykle pro danou látku platí pouze v určitém rozsahu napětí. Hranice, za níž přestává být vztah mezi napětím a prodloužením lineární, se nazývá mez úměrnosti. Za mezí úměrnosti již sice závislost mezi napětím a prodloužením není lineární, avšak látka je stále elastická. Existuje však další hranice, tzv. mez pružnosti (elasticity), po jejímž překročení se již těleso nevrátí do původního stavu, tzn. přestává být elastické a stává se platickým.

U některých látek je závislost mezi napětím a prodloužením vždy nelineární.

Tyto jevy lze dobře demonstrovat na závislosti mezi napětím $σ$ a prodloužením $\varepsilon$ při zatěžování ocelové tyče.

Hodnota $σ U$ je mez úměrnosti. V této oblasti platí Hookův zákon. Po odstranění zatížení deformace zmizí a tyč se vrátí na původní délku. Hodnota $σ E$ označuje mez pružnosti. Mez pružnosti se obvykle od meze úměrnosti příliš neliší. Při zvýšení zatížení nad mez pružnosti dochází po odstranění zatížení k tomu, že deformace nezmizí úplně, ale zůstává jistá trvalá (plastická) deformace. Napětím $σ K$ je určena tzv. mez kluzu nebo mez průtažnosti. Tyč se v tomto bodě prodlužuje, aniž by se zvětšovalo zatížení. Dochází ke změně fyzikálních vlastností materiálu a v důsledku jeho přetvoření také ke zpevnění. Při dalším zvyšování zatížení dosáhneme meze pevnosti $σ P$ . V bodě $T$ dochází k přetržení tyče. Za mezí pevnosti dochází k zužování průřezu, proto křivka klesá.

Hysterezní křivka při opakovaném namáhání tlakem a tahem.

U některých materiálů nezmizí po odstranění zatížení deformace ihned, ale pouze její část. Zbytek deformace pak mizí po určitou dobu. Tento jev se nazývá dopružování (elastická hystereze).

Dopružování a odchylky od Hookova zákona se objevují při opakovaném namáhání materiálu tahem a tlakem. Křivky napínání a stlačování pak vytváří tzv. hysterezní křivku.