Vad är Poissons -förhållandet?

Poissons -förhållandet 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 mig 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 -förhållandet.

I verkligheten gäller Poissons -förhållandet i tre dimensioner.I exemplet av gummiband minskar också tjockleken på det sträckta bandet - det är bara svårare att se.För att föreställa dig effekten i tre dimensioner, föreställ dig att ta en husdjursleksak i form av en kub och pressa 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 -förhållandet positivt, vilket innebär att ett material sträcker sig i en riktning i högre 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 kompressionen 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 0Sträcker vertikalt och fastnar 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 vattentäta kläder i gore-tex.

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