Šajā salīdzinājumā tiek analizēti atšķirīgie materiālu reakcijas veidi uz ārēju spēku, pretstatot īslaicīgo elastības deformāciju pastāvīgajām plastiskuma strukturālajām izmaiņām. Tajā tiek pētīta pamatā esošā atomu mehānika, enerģijas pārvērtības un praktiskās inženiertehniskās sekas tādiem materiāliem kā gumija, tērauds un māls.
Materiāla fizikālā īpašība atgūt sākotnējo formu un izmēru pēc spēka iedarbības noņemšanas.
Materiāla tieksme pastāvīgi deformēties, nesalūstot, ja tas tiek pakļauts spriegumam.
| Funkcija | Elastība | Plastiskums |
|---|---|---|
| Atgriezeniskums | Pilnībā atgriezenisks pēc izkraušanas | Pastāvīgs; neatgriežas sākotnējā stāvoklī |
| Atommehānika | Saites stiepjas, bet paliek neskartas | Obligācijas laužas un reformējas jaunās pozīcijās |
| Enerģijas uzglabāšana | Potenciālā enerģija tiek uzkrāta un atgūta | Enerģija tiek zaudēta kā iekšējais siltums |
| Nepieciešamais spēks | Zemāka par materiāla tecēšanas robežu | Pārsniedz materiāla tecēšanas robežu |
| Strukturālas pārmaiņas | Nav pastāvīgu iekšējo pārkārtojumu | Atomu/molekulu pastāvīga pārvietošana |
| Hūka likums | Parasti seko lineārai sakarībai | Neievēro lineārus sprieguma-deformācijas noteikumus |
| Praktiska lietderība | Triecienu absorbcija un enerģijas uzkrāšana | Ražošana, kalšana un formēšana |
Elastības zonā materiāla deformācija ir tieši proporcionāla pielietotajai slodzei, kas nozīmē, ka spēka dubultošana dubulto stiepšanos. Kad spriegums pārsniedz "tecēšanas robežu", materiāls nonāk plastiskajā zonā, kur tas turpina deformēties pat tad, ja spēks paliek nemainīgs. Šīs pārejas izpratne ir ļoti svarīga inženieriem, lai nodrošinātu, ka ēkas un tilti normālas slodzes apstākļos nekad neiziet no elastības diapazona.
Elastība rodas, kad atomi tiek nedaudz atvilkti prom no to līdzsvara pozīcijām, bet paliek fiksēti savā sākotnējā režģa izkārtojumā. Plastiskums ietver parādību, ko sauc par "dislokācijas kustību", kur veselas atomu plaknes slīd viena gar otru. Kad šie slāņi nobīdās, tie ieņem jaunas līdzsvara pozīcijas, tāpēc materiāls nevar "atgriezties" iepriekšējā formā.
Elastīgs materiāls darbojas kā mehāniskās enerģijas akumulators; izstiepjot loku, enerģija tiek uzkrāta kā elastīgā potenciālā enerģija, līdz tā tiek atbrīvota. Tomēr plastiskā deformācija ir energoietilpīgs process, kas iekšējās berzes rezultātā pārveido mehānisko darbu siltumā. Tāpēc metāla stieple, ja to strauji saliec uz priekšu un atpakaļ, līdz tā deformējas vai saplīst, šķiet silta.
Plastiskums ir pamatīpašība, kas nodrošina lokanību (metāla vilkšanu stieplēs) un kaļāmību (metāla kalšanu loksnēs). Materiālus ar augstu plastiskumu var veidot sarežģītās formās, nelūstot, kas ir svarīgi automašīnu virsbūves paneļiem un rotaslietām. Elastīgi materiāli ir vēlamāki detaļām, kurām jāiztur miljoniem kustības ciklu, piemēram, dzinēja vārstu atsperēm, nezaudējot savu formu.
Elastīgi materiāli vienmēr ir “elastīgi”, tāpat kā gumija.
Zinātniskā nozīmē tērauds patiesībā ir elastīgāks nekā gumija, jo tam ir augstāks elastības modulis. Lai gan gumija var stiepties vēl vairāk, tērauds pēc augsta sprieguma atgriežas sākotnējā formā ar daudz lielāku precizitāti un spēku.
Plastiskums ir tas pats, kas būt izgatavotam no “plastmasas”.
Fizikā plastiskums attiecas uz vielas uzvedības īpašību, nevis konkrētu materiālu. Metāliem, piemēram, zeltam un svinam, ir ārkārtīgi augsta plastiskums, kas ļauj tos viegli veidot, pat ja tie acīmredzami nav polimēri vai "plastmasa" sarunvalodas izpratnē.
Trausli materiāli ir viselastīgākie.
Trausli materiāli, piemēram, stikls vai keramika, bieži vien ir ļoti elastīgi, taču tiem ir ļoti šaurs elastības diapazons un gandrīz nekāda plastiskums. Tie perfekti atgūst savu formu, līdz sasniedz robežu, kurā brīdī tie acumirklī saplīst, nevis deformējas neatgriezeniski.
Kad materiāls plastiski deformējas, tas saplīst.
Plastiskā deformācija nenozīmē, ka materiāls ir sabojājies vai zaudējis savu izturību. Patiesībā daudzi metāli plastiskās deformācijas laikā tiek pakļauti "deformācijas sacietēšanai", kas padara tos stiprākus un cietākus nekā sākotnējā stāvoklī.
Izvēlieties materiālu ar augstu elastību, ja nepieciešams, lai komponents absorbētu vibrāciju vai pēc lietošanas atgrieztos noteiktā formā. Izvēlieties materiālu ar augstu plastiskumu, ja nepieciešams pastāvīgi veidot, kalt vai pielāgot produktu noteiktai ģeometrijai.
Šis detalizētais salīdzinājums precizē atšķirību starp atomiem — elementu pamatvienībām — un molekulām —, kas ir sarežģītas struktūras, kas veidojas ķīmisko saišu ceļā. Tas izceļ to atšķirības stabilitātes, sastāva un fizikālās uzvedības ziņā, sniedzot pamatzināšanas par matēriju gan studentiem, gan zinātnes entuziastiem.
Šis salīdzinājums skaidro fizikas jēdzienus — ātrumu un ātrumu ar virzienu, uzsverot, ka ātrums mēra, cik ātri pārvietojas objekts, kamēr ātrums ar virzienu pievieno virziena komponentu, parādot būtiskās atšķirības definīcijā, aprēķināšanā un lietojumā kustības analīzē.
Šajā detalizētajā salīdzinājumā tiek aplūkoti divi galvenie veidi, kā gaisma mijiedarbojas ar virsmām un vidi. Atstarošanās ietver gaismas atstarošanos no robežas, savukārt refrakcija apraksta gaismas liecienus, tai pārejot uz citu vielu, un abus šos procesus regulē atšķirīgi fizikālie likumi un optiskās īpašības.
Šajā detalizētajā salīdzinājumā tiek aplūkotas fundamentālās atšķirības starp berzi un pretestību, diviem kritiski svarīgiem pretestības spēkiem fizikā. Lai gan abi ir pretstatā kustībai, tie darbojas atšķirīgās vidēs — berze galvenokārt starp cietām virsmām un pretestība šķidrumos —, ietekmējot visu, sākot no mehāniskās inženierijas līdz aerodinamikai un ikdienas transporta efektivitātei.
Šis salīdzinājums precizē būtisko atšķirību starp centripetālajiem un centrbēdzes spēkiem rotācijas dinamikā. Lai gan centripetālais spēks ir reāla fiziska mijiedarbība, kas velk objektu uz tā trajektorijas centru, centrbēdzes spēks ir inerciāls "šķietams" spēks, kas jūtams tikai rotējošā atskaites sistēmā.
