اجهاد والانفعال

مبادئ مبسطة:

المرونة (Elasticity) :
هى قدرة المادة على إسترجاع شكلها (حالتها) الأصلية بعد زوال القوى المؤثرة عليها. ومن أمثلة المواد المرنه الإسفنج Sponge – كرة التنس Tennis Ball – النابض Spring.


الإجهاد والإنفعال Stress and Strain:
عند التأثير بقوى معينة على المواد المرنة تقع تحت إجهاد ينتج عنه إنفعال ،، هذا الإنفعال يكون إما بالزيادة فى طولها وحجمها أو بالنقصان وكذلك قد يؤدي هذا الإنفعال إلى تغير فى الشكل.

تعريف الإجهاد Stress
هو القوة المؤثرة عموديا على وحدة المساحة




σ = F/A


تعريف الإنفعال ε
هو إستجابة المادة للقوة المؤثرة عليها فقد يكون تغيراً فى الطول أو الحجم أو الشكل. بمعنى آخر يمكن القول أن الإنفعال هو التغير فى الطول بالنسبة إلى الطول الأصلى أو التغير فى الحجم بالنسبة للحجم الأصلى.




ε = DL / L



حيث L هو الطول الأصلى أما DL هو التغير فى الطول.

او



ε = DV / V



حيث V هو الحجم الأصلى أما DV هو التغير فى الحجم


قانون هوك Hooke's Law
ينص قانون هوك على أن : الاستطالة (الانفعال) الناتجة في سلك تتناسب تناسبا طرديا مع قوى الشد المؤثرة عليه.




or


إذا أثرنا على سلك طول L بقوة F فسوف تحدث له إستطالة مقدارها DL وكلما زادت القوة تزداد معها الإستطالة أى أن القوة دالة للإستطالة .


منحنى المرونة Elasticity Curve
المادة المرنة لها حد مرن Elastic Limit ولابد وأن يحدث لها تشوهات مع زيادة قوة الشد ، تصل هذه التشوهات إلى قطع المادة نفسها ،، إذا تعدت القوة حداً معيين . ولذلك يمكن أن نقسم سلوك المادة مع قوة الشد إلى أربع مراحل وبمعنى آخر برسم العلاقة بين الإجهاد والإنفعال للمادة المرنة فنجد أنها تمر بأربعة مراحل كما هو موضح بالشكل التالى














.



1- المرحلة الأولى مرحلة المرونة وفيها تخضع المادة إلى قانون هوك وتحتفظ فيها المادة بكامل مرونتها ويكون لديها القدرة التامة على إستعادة شكلها او حالتها الأصلية .

2- المرحلة الثانية مرحلة الخضوع وفيها نلاحظ زيادة الانفعال رغم ثبوت الإجهاد وفى هذه المرحلة لا تخضع المادة إلى قانون هوك ولا تستطيع المادة إستعادة شكلها اوحالتها الأصلية بعد زوال القوة المؤثرة عليها.
3- المرحلة الثالثة مرحلة اللدونة وفيها لا تستطيع المادة إستعادة كامل شكلها او حالتها الأصلية ولكن يحدث تشوهات طفيفة فى شكل المادة بعد زوال القوة المؤثرة عليها.
4- المرحلة الرابعة مرحلة القطع وفى هذه المرحلة تحدث تشوهات كبيرة في المادة تؤدى في النهاية إلى القطع او الانهيار Failure .