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el rebote de la velocidad de silicona

Supongamos que un cubo de elastómero de silicona de 1 cm^3, de dureza similar a la de una suave goma de caucho (dureza equivalente de 30) comprimidos por 100 gramos de peso a una altura de 0,5 cm, y de que el peso desaparecido o se levantó más rápido que la velocidad del sonido.

Hay algunas teorías físicas que me permiten estimar cuán rápido el elastómero que rebote de nuevo por encima de una altura de 0,9 mm?

Imaginando que la silicona fue, de hecho, una goma de borrar suave de la escuela, me atrevo a sugerir que el rebote podría ocurrir en menos de una milésima de segundo, pero estoy ni idea acerca de cómo la investigación estrechas preguntas en la ciencia. por favor, ¿me ilumine?

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christo16 Puntos 2546

Lo siento, creo que he entendido mal tu pregunta en mi respuesta a continuación.

Usted está preguntando acerca de cuánto tiempo va a tomar la silicona para volver a su forma original. Este comportamiento se denomina relajación. Seguimiento de Gert la sugerencia de estudiar la viscoelasticidad.

Como Sanya dice en su comentario, el comportamiento visco-elástico de los materiales es compleja y no lineal. Sus propiedades dependen de la velocidad a la que las tensiones se aplica o se quita, y cuánto tiempo han sido aplicados, así como el resto de la historia de la material y la costumbre de los factores ambientales (temperatura, presión atmosférica, etc). Hay mucho más a él que el Módulo de Young - lo cual no da ninguna indicación de que el tiempo que toma para que un material para extenderse cuando se aplica una carga.

Puedes modelo visco-elásticas de los materiales con dashpots (viscoso de la propiedad) y los muelles (elástica de la propiedad), utilizando diversos modelos (Maxwell, Kelving-Voigt, etc). Pero sólo obtendrá una respuesta fiable para una muestra, por medio de la experimentación en las condiciones particulares que están interesados en.

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El diagrama ilustra el estrés causado por la carga aplicada y su eliminación (gráfico superior), y la cepa de respuesta (a la fluencia y recuperación). La respuesta es una combinación de inmediato y los cambios graduales.


Respuesta Original

La energía potencial almacenada en un material elástico lineal, para que la fuerza de $F$ es proporcional a la extensión o compresión de $x$$\frac12Fx$. Si la aplica peso $F=Mg$ es liberado de repente la energía almacenada se convierte en energía cinética, tanto de traslación y vibración. Si toda la energía almacenada entró en movimiento de traslación de la silicona, su velocidad de $v$ estaría dado por $\frac12mv^2=\frac12Fx$ $v^2=\frac{Fx}{m}$ donde $m$ es la masa de la primavera. Esto debe darle un valor aproximado.

Sin embargo :

  • La elasticidad de la silicona no es probable que ser lineal cuando se comprime mucho (de 1.0 cm 0,5 cm). En este caso, la energía almacenada se puede encontrar a partir de un programa experimental de gráfica de $F$ vs $x$ descarga el peso de una pequeña cantidad en un tiempo y medir el cambio en $x$. El área bajo la gráfica da la cantidad de energía almacenada.

  • También es poco probable que el peso puede ser liberado al instante, así que un poco de energía se perdería en hacer el trabajo contra el peso.

  • Algunos de la energía almacenada también causará vibraciones dentro de la silicona.

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Gert Puntos 4819

En adición a sammy jerbo de la respuesta, la energía se pierde debido a la histéresis.

Esto explica por qué curado (aka 'resistencias') cauchos, como la goma de silicona, tienen la restitución de los coeficientes que son menores que la unidad.

Estos materiales también muestran lo que se conoce en la industria como 'permanente': cuando se comprime (o extendida) por un tiempo que no se puede recuperar su forma inicial, dejando a algunos permanente de la deformación remanente. Dependiendo de la "calidad" de la materia (presencia de rellenos, densidad de reticulación, la base de la masa molecular del polímero, etc) puede , por tanto, ni siquiera un rebote de a $0.9\:\mathrm{cm}$.

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