สมบัติ ใด ของวัสดุที่ ทดสอบโดยการดึง บีบ เปลี่ยนรูปร่าง แต่ กลับ มา คืนสภาพ ได้

ความยืดยุ่นของวัสดุ

วัสดุมีสภาพยืดหยุ่น คือ วัสดุที่ออกแรงกระทำแล้วเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือขนาด
และเมื่อหยุดออกแรงก็คืนสภาพเดิม และถ้าออกแรงกระทำแล้ววัสดุเปลี่ยนรูปร่างและขนาด
แต่เมื่อหยุดออกแรงวัสดุไม่คืนสภาพเดิม เรียกว่า
วัสดุนั้นหมดสภาพยืดหยุ่น

วัสดุบางชนิดเมื่อออกแรงกระทำน้อยวัสดุยังมีสภาพยืดหยุ่น
แต่เมื่อออกแรงกระทำมากๆ จะหมดสภาพยืดหยุ่น เช่น หนังสติ๊ก ยางยืด

สมบัติด้านความยืดหยุ่นของวัสดุนำไปใช้ประโยชน์ได้มากมายในชีวิตประจำวัน
เช่น ยางยืดใช้ทำขอบกางเกง ยางใช้รัดของ เส้นเอ็นใช้ขึงทำไม้เทนนิสหรือไม้แบดมินตัน

ดังนั้น “วัสดุแต่ละชนิดมีความยืดหยุ่นไม่เท่ากัน
บางชนิดเมื่อออกแรงกระทำต่อวัสดุมากๆ ก็ยังคงความยืดหยุ่นอยู่ เช่น เส้นเอ็น
ส่วนวัสดุบางชนิดเมื่อออกแรงกระทำน้อยๆ จะยังมีสภาพยืดหยุ่น
แต่เมื่อออกแรงกระทำมากขึ้นจะหมดสภาพยืดหยุ่น เช่น แถบยางยืด”

            สภาพยืดหยุ่น (elasticity) สมบัติของวัตถุที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างได้เมื่อมีแรงกระทำ และจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมได้เมื่อหยุดออกแรงกระทำต่อวัตถุนั้น ตัวอย่างวัสดุที่มีสภาพยืดหยุ่น เช่น ฟองน้ำ
           สมบัติสภาพยืดหยุ่นของวัสดุ มีประโยชน์ในงานทางช่างและทางอุตสาหกรรมเป็นอย่างยิ่ง เช่น ในการเลือกวัสดุเพื่อใช้เป็นโครงสร้างอาคารสะพาน หรือชิ้นส่วนของเครื่องกล วิศวกรหรือผู้ออกแบบจะต้องพิจารณาสมบัติสภาพยืดหยุ่นของวัสดุที่จะนำมาใช้ประโยชน์ให้เหมาะสมกับงาน วัสดุหลายชนิดมีทั้งสภาพยืดหยุ่นและสภาพพลาสติกในตัวเอง โดยมีสภาพยืดหยุ่นเมื่อแรงกระทำน้อย ๆ และมีสภาพพลาสติกเมื่อมีแรงกระทำมาก ๆ

            สภาพยืดหยุ่นของของแข็ง   เป็นสมบัติของของแข็งที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเมื่อมีแรงมากระทำ  แบ่งออกเป็น 2 ประเภท  คือ
                1.  สภาพยืดหยุ่น (elasticity)  คือ สมบัติของวัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง  เมื่อมีแรงมากระทำและสามารถคืนตัวกลับสู่รูปร่างเดิมเมื่อหยุดออกแรงกระทำ    A
                2. สภาพพลาสติก  (plasticity) คือ กรณีวัสดุเปลี่ยนรูปร่างไปอย่างถาวร  โดยผิววัสดุไม่มีการฉีกขาดหรือแตกหัก 
            จากการดึงสปริงให้ยืดออก จะพบว่ากราฟระหว่างขนาดของแรงดึงกับความยาวที่สปริงยืดออก จะมีลักษณะดังรูป

          - จุด a  คือ ขีดจำกัดการแปรผันตรง (Proportional limit) ซึ่งเป็นตำแหน่งสุดท้ายที่ความยาวสปริงยืดออก แปรผันตรงกับขนาดของแรงดึง
          - จุด b  คือ ขีดจำกัดสภาพยืดหยุ่น (Elastic limit) ซึ่งเป็นตำแหน่งสุดท้ายที่สปริงยืดออกแล้วกลับสู่สภาพเดิม แต่แรงดึงไม่แปรผันตรงกับระยะยืด
          - จุด C  คือ จุดแตกหัก (Breaking point) หมายถึงตั้งแต่จุด b เป็นต้นไป ถ้าดึงต่อไปก็ถึงจุด c ซึ่งเป็นจุดที่เส้นวัสดุขาด

            ความเค้น (Stress)  เป็นการวัดแรงเฉลี่ยต่อหน่วยพื้นที่ผิวภายในวัตถุแปรรูปซึ่งมีแรงภายในกระทำ ความเค้นเป็นการวัดความเข้มข้นของแรงภายในซึ่งกระทำระหว่างอนุภาพของวัตถุแปรรูปข้ามพื้นที่ผิวจินตนาการ แรงภายในเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างอนุภาพภายในวัตถุดังที่เป็นแรงปฏิกิริยาต่อแรงภายนอกซึ่งกระทำต่อวัตถุ แรงภายนอกต่างก็เป็นแรงพื้นผิวหรือแรงเนื่องจากน้ำหนัก
             หน่วยเอสไอ สำหรับวัดความเค้น คือ ปาสคาล (สัญลักษณ์ Pa) ซึ่งมีค่าเท่ากับหนึ่งนิวตัน (แรง) ต่อหนึ่งตารางเมตร (หน่วยพื้นที่) หน่วยของความเค้นคือหน่วยเดียวกันกับความดัน ซึ่งเป็นการวัดอัตราส่วนระหว่างแรงต่อพื้นที่ผิวเช่นกัน
             ความเค้น (Stress)  s = F/A เมื่อออกแรงกระทำต่อวัตถุ อัตราส่วนระหว่างแรงกระทำ (F) ต่อ
พื้นที่ (A) เรียกว่า ความเค้น มีหน่วยในระบบเอสไอ เป็น นิวตัน ต่อ ตารางเมตร ความเค้นเป็นปริมาณสเกลาร์ โดยทั่วไปความเค้น มี 2 ชนิด ได้แก่ ความเค้นตามยาว และความเค้นเฉือน

          ความเค้นตามยาว (longitudinal stress) แบ่งได้ 2 ชนิด

-                   ความเค้นแบบดึง (tensile stress) ซึ่งแรง F กระทำต่อวัตถุในลักษณะดึงให้ยืดออก 

-                   ความเค้นแบบอัด (compressive stress) ซึ่งแรง F กระทำต่อวัตถุในลักษณะอัดได้หดสั้นลง 

          ความเค้นเฉือน (shear stress) นั้น แรง F ที่กระทำต่อวัตถุจะทำให้วัตถุบิดเบือนรูปร่างไปจากเดิม

         ความเค้นของวัตถุใดๆ จะแปรผันโดยตรงกับความเครียดของวัตถุนั้น อัตราส่วนระหว่างความเค้นและความเครียดของวัตถุ เรียกว่า ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัตถุ  และมีค่าคงที่สำหรับวัตถุชนิดเดียวกัน

             ค่ามอดูลัสของยัง คือค่าโมดูลัสของความยืดหยุ่นเมื่อวัตถุมีการเปลี่ยนแปลงตามความยาว (ทั้งอัดเข้า หรือยืดออก) โดยมอดูลัสสภาพยืดหยุ่น (modulus of elasticty) ของวัสดุต่างชนิดกันจะมีค่าต่างกัน

                มอดูลัสของยัง   

                             =    2 x 1011 N/m2               ตอบ