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¿Cuál es el límite superior teórico sobre la rigidez de un material?

Tomar una perfectamente rígida de metal de la varilla de longitud $2\ell$ y algunos uniforme de la densidad lineal. Coloque un extremo ("sur") a $(0,-\ell)$ y el otro ("norte") a $(0, \ell)$. Durante algún período de tiempo razonablemente corto intervalo de $t$, quizás en el orden de una fracción de un segundo, desplazar el centro de la varilla hacia el este de la $(0,0)$$(1,0)$. En la práctica es muy fácil hacer esto, de modo que toda la varilla se mueve una unidad hacia el este; en particular el extremo norte se mueve de $(0, \ell)$$(1, \ell)$.

Pero en realidad es una visión clásica de la situación. A ver, hagan $\ell$ muy largo, digamos del orden de diez de luz segundos, y lo suficientemente grande como para tener más de $t\cdot c$. A continuación, en el momento $t$ el centro de la varilla es de a $(1,0)$, pero el extremo norte se encuentra todavía en $(0,\ell)$, debido a que el extremo del norte no han notado todavía que el medio se ha movido.

Pero esto tiene una implicación en las propiedades del material de la barra. Yo dije en el primer párrafo que es perfectamente rígida, pero ahora parece que no es tan rígido como todo lo que. Sólo a partir de la velocidad de la luz de las consideraciones podemos concluir que incluso un perfectamente elástica de la barra debe temporalmente deformar en el proceso de ser traducido de$x=0$$x=1$.

A mí me parece que si uno supone que la barra se había longitud de $2\ell$ y uniforme de la densidad lineal $\rho$, entonces uno podría calcular la cantidad de fuerza necesaria para traducir desde $x=0$ $x=1$pulsando en el punto medio. A continuación, suponiendo que el resto de la varilla siguió tan rápido como la velocidad de propagación de la luz lo permite, se podría calcular la rigidez de la varilla, y esto sería un teórico límite superior en la máxima rigidez de cualquier material que sea.

Pero no tengo suficientes conocimientos o de la comprensión de los materiales de los cálculos para hacer realidad realizar este. También sospecho que debe de haber dejado algo importante, por la misma razón.

Mis preguntas son:

  1. Puede que este cálculo se hace, o es que hay alguna razón la idea es falso?
  2. Si tiene sentido, ¿qué límite superior en material de rigidez hace que este método de producir?

Supongo que si funciona, el límite superior es mucho mayor que la rigidez de cualquier material real, pero no me importa.

(He encontrado la pregunta Extendido Cuerpos Rígidos en la Relatividad Especial, la cual está claramente relacionado con esto, pero no conseguir lo que quiero. Mi pregunta anterior el Comportamiento de las ondas de choque a velocidades relativistas que comenzó como un intento de preguntar, y de alguna manera se fue en una dirección completamente diferente por el tiempo que he publicado.)

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Floris Puntos 54054

Creo que se podría reformular la pregunta "si el límite de la velocidad del sonido en un medio que debe ser la velocidad de la luz en el vacío, ¿qué significa eso para el límite en la rigidez de un objeto?"

Velocidad del sonido está dada por $$c=\sqrt{\frac{E}{\rho}}$$ - depende de la densidad y el módulo de Young. Me gustaría considerar la "rigidez" de ser el módulo, y si no hay un límite teórico de la densidad, entonces no hay límite teórico sobre la rigidez (siguiendo tu lógica).

De curso de ciencia de los materiales y la mecánica cuántica perspectiva no siempre va a ser un número finito de la fuerza de las relaciones a distancia para los átomos - esto establece realista de los límites en el módulo elástico de la que están muy por debajo de la teórica calculada anteriormente. A 12.000 m/s, diamante (un material rígido) está todavía muy lejos del límite.

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