Što je elastično tijelo?

Elastičnost je sposobnost deformacije, s potpunom reverzibilnošću – sposobnost vraćanja u oblik ili stanje ekvivalentno onom prije nego je primijenjena sila postepeno deformirala predmet ili tijelo. Jedan primjer elastičnog tijela koje barem približno odgovara tom opisu je biljarska kugla, koja nakon sudara s drugom biljarskom loptom ponovno dobiva svoj izvorni oblik. Još jedan primjer elastičnog tijela je opruga ili pojas od spandexa. Oni vraćaju svoj oblik nakon komprimiranja ili istezanja. Osnovni princip fizike je Hookeov zakon.

Vezano za linearnu elastičnost, Hookeov zakon kaže da je sila primijenjena na ono što je ekvivalentno oprugi jednaka negativnom umnošku opruge ili konstante brzine puta promjene koordinata za dimenziju u kojoj je sila primijenjena. Za oprugu deformiranu duž x-smjera od svoje točke mirovanja, Hookeov zakon je napisan F = ‒kx. Budući da je usporedivo s elastičnim tijelom, kada se sila prekine, opruga se, ako nema mase, vraća u točku opuštanja. Ako je, s druge strane, masa pričvršćena na oprugu, predmet, kada se pusti, putuje izvan točke opuštanja, oscilirajući naprijed-natrag, sve dok unutarnje trenje ne završi proces. Objekti u stvarnom svijetu mogu se lako pritisnuti preko granice elastičnosti.

Kada se jedno elastično tijelo sudari s drugim elastičnim tijelom, deformacije u oba tijela su trenutne i kinetička energija se čuva. U takvom sudaru, ako oba objekta imaju istu masu, a objekt #1 s brzinom V1, udari u objekt #2 brzinom V2, objekt #1 će se potpuno zaustaviti i sav njegov zamah će se prenijeti na objekt #2 . Klasična demonstracija toga je skupina njihala napravljenih od žica vezanih na istoj točki iznad i pričvršćenih na metalne kuglice jednake mase na dnu, koje se međusobno dodiruju. Ako se zamahne krajnje lijevo njihalo, kada udari u sljedeću loptu, sav njegov zamah se prenosi na nju, koja se nakon udaranja prenosi na treću i tako dalje. Konačno, vidi se posljednja lopta koja se kreće udesno, sa svom energijom prvog njihala; ova je izložba poznata kao Newtonova kolijevka.

Još jedna demonstracija elastičnosti je odbijanje lopte od bjelokosti na vrlo tvrdu, ravnu površinu koja je utrljana uljem. Bjelokost ima neobično visok koeficijent elastičnosti. Lopta će odskočiti gotovo na svoju prijašnju visinu, ilustrirajući njezin minimalni gubitak kinetičke energije u tom procesu. Predmet koji je prisiljen preko svoje granice elastičnosti može pokazati plastičnu deformaciju, pri čemu su promjene trajne. U metalima takve trajne deformacije često uključuju atomske dislokacije u kristalnoj matrici.