해당 포스트는 공학적인 관점에서
재료의 기계적 성질 중 탄성에 대해 알아보고자 한다.
■ 외부의 힘이 가해졌을 때 재료의 변형
▲ 탄성(Elastic): 물질이 변형된 형태에서 원래의 모습으로 되돌아 오려고 하는 성질
탄성을 우리 실생활(공학 등)에 활용하기 위해 수치화 한다면
CASE 1) Spring에 적용
탄성 →(수치화)→ 스프링 상수(k, Spring constant) [N/m]
$$F=kx$$
F: 힘 [N]
k: 스프링상수 [무차원]
x: 변형량 [m]
＠실생활에서
Q. 모나미 볼펜이 너무 쉽게 눌려서 필통에서 볼펜이 묻어. 잘 안눌리게 바꿀 수 없을까?
A. 볼펜 안 스프링을 쎈걸로 바꾸자(=스프링 상수가 높은걸로 바꾸자)
CASE 2) Engineering에 적용
탄성 →(수치화)→ 탄성계수(E, Young's modulus) [N/m^2] $\approx$ 강성(Stiffness)
$$ \sigma =E \times \varepsilon$$
$\sigma$: 응력 [$N/m^{2}$]
E: 탄성계수 [$N/m^{2}$]
$\varepsilon$: 변형률 [무차원]
＠공학적 상황에서
Q. 현수교 도로가 많이 쳐지는데 개선할 방법이 없을까?
A. 강성이 높은 케이블로 교체하는건 어떤가요
▲ 탄성계수, 강성(Stiffness): 물체가 원래의 모습으로 되돌아 오려고 하는 정도
= 물체가 외력을 받을때 변형에 저항하려고 하는 정도
EX)
철이 알루미늄보다 강성이 세다
→ 같은 외력에 철이 알루미늄보다 변형이 적다.