Большинство твердых тел обладают способностью возвращаться в исходное состояние. Вы бросаете мяч, он ударяется о землю и отскакивает вверх. Вы поворачиваете дверную ручку, она сопротивляется, а затем возвращается на место. Это не магия. Это свойство, называемое упругостью. Это способность деформированного куска материала возвращаться к своей первоначальной форме и размеру, когда силы, вызвавшие деформацию, прекращают действовать.
Но есть одно «но». Предел.
У каждого материала есть предел упругости. Это переломный момент, после которого восстановление становится невозможным. Если нагрузка превышает этот предел, материал поддается. Он течет. И когда он течет, он остается в этом состоянии. Результатом является необратимая деформация или разрушение.
Разница между сталью и резиной
Почему вы можете растянуть резинку в длинную тонкую петлю, но когда вы тянете за стальной трос, он просто рвется? Все дело во внутренней структуре.
Сталь прочна. Она может выдерживать большие нагрузки. Но ее предел упругости низок. Вы можете растянуть сталь лишь примерно на 1% от ее длины, прежде чем она перестанет пружинить. Если вы превысите 1%, вы играете с огнем. Материал поддается. Он ломается.
Резина — совсем другое дело. С точки зрения способности выдерживать грубую нагрузку, она не такая прочная, но ее диапазон упругости огромен. Резину можно упруго растянуть примерно до 1000% от ее первоначальной длины. Вот разница между жесткой опорной балкой и шнуром для банджи-джампинга. Одна создана, чтобы служить долго. Другая предназначена для растяжения и возврата.
Закон Гука и математика растяжения
Это поведение не случайно. Оно подчиняется правилам.
Роберт Гук, один из первых ученых, серьезно изучавших это явление, вывел математическую зависимость. Он установил связь между напряжением и расширением. Если вы тянете в два раза сильнее, объект растягивается в два раза дальше — вплоть до его предела упругости. Просто. Линейно. Предсказуемо.
За этой точкой? Математика меняется. Материал не просто растягивается. Он деформируется. Необратимо.
Так какой материал вы выберете для своего следующего проекта? Это зависит от того, что вам нужно удерживать. И насколько сильно вы готовы позволить ему растягиваться.
