Nisbah Poisson

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Jump to navigation Jump to search
Nisbah Poisson membandingkan pengecutan objek secara lateral (paksi-y dan paksi-z) kepada pemanjangan objek ke sisi apabila suatu tegasan dikenakan.

Nisbah Poisson ialah sejenis modulus keanjalan yang mengambil kira nisbah negatif terikan lateral (pada paksi-z atau paksi-y) kepada terikan longitudal (pada paksi-x). Modulus ini dinamakan sempena pakar fizik dan matematik Perancis, Siméon Poisson, dan biasanya diwakili oleh huruf Yunani, (nu). Nisbah Poisson boleh ditulis seperti yang berikut:

di mana εlat mewakili nilai terikan lateral dan εlong ialah nilai terikan longitudal. Suatu bahan hanya layak mempunyai nisbah Poisson sekiranya bahan bersifat isotropi dan berada dalam sifat keanjalan.

Huraian[sunting | sunting sumber]

Apabila suatu objek diregangkan ke arah sisi (segi empat tepat bersisi hitam), panjang objek akan bertambah dan lebar objek akan menurun (segi empat tepat bersisi kelabu).

Apabila sebuah objek umum diregangkan secara longitudal (ke sisi) dengan suatu daya (tegasan), panjang suatu objek akan bertambah, tetapi lebar objek yang sama akan mengecut dan menjadi lebih sempit,[1] dan nilai nisbah perbezaan panjang selepas regangan dengan panjang asal dikenali sebagai terikan, yang diwakili oleh formula di bawah:

di mana ε ialah terikan, ΔL ialah perbezaan panjang selepas terikan dan Lo ialah panjang asal objek.

Dalam objek tiga dimensi, tiga nilai terikan diambil kira, iaitu pada paksi-x, paksi-y dan paksi-z. Terikan bagi suatu objek pada ketiga-tiga paksi ialah:

Dalam hal ini, εy dan εz bernilai negatif memandangkan lebar dan tinggi objek mengecut apabila objek diregangkan dan oleh itu, mengalami terikan negatif. Daripada nilai-nilai tersebut, memandangkan nilai εy dan εz adalah sama bagi suatu objek, maka nisbah εy dan εz, yakni terikan kepada εx adalah sama. Nisbah inilah yang dipanggil sebagai nisbah Poisson, dan diwakili oleh formula berikut:

Nisbah ini lazimnya didarabkan dengan -1 untuk memastikan nilai nisbah Poisson bernilai positif, dengan anggapan bahawa objek meregang secara normal.

Formula terbitan[sunting | sunting sumber]

Hukum Hooke teritlak[sunting | sunting sumber]

Bagi sebarang objek linear isotropik yang mengalami tegasan di ketiga-tiga paksi, hukum Hooke teritlak digunakan untuk menentukan terikan objek pada sesuatu paksi. Formula ini menggunakan hukum Hooke asal, modulus Young, nisbah Poisson dan prinsip superposisi, seperti di bawah:

yang boleh diringkaskan sebagai

apabila:

  • εi dan σi ialah terikan dan tegasan masing-masing di suatu paksi,
  • σj dan σk ialah tegasan di paksi-paksi lain,
  • E ialah modulus Young, sama di ketiga-tiga paksi, dan
  • v ialah nisbah Poisson, sama di ketiga-tiga paksi.

Nisbah Poisson dan sifat bahan[sunting | sunting sumber]

Suatu bahan hanya memiliki nisbah Poisson daripada −1.0 ke +0.5 kerana modulus Young, ricih dan pukal hanya bernilai positif.[2] Suatu bahan dengan nisbah Poisson sifar tidak mengecut apabila diregang secara longitudal seperti gabus dengan nilai nisbah menghampiri sifar. Suatu bahan dengan nisbah Poisson +0.5 pula tidak boleh dimampatkan. Getah sebagai contoh memiliki nilai nisbah Poisson menghampiri +0.5. Bahan dengan nisbah Poisson negatif pula mengembang secara lateral apabila diregang secara longitudal, dan bahan-bahan bersifat ini dinamakan sebagai bahan auksetik.

Senarai bahan berdasarkan nisbah Poisson[sunting | sunting sumber]

Senarai di bawah merupakan senarai bahan umum berdasarkan nisbah Poisson.

Bahan Nisbah Poisson
Getah 0.4999[3]
Emas 0.42–0.44
Tanah liat tepu 0.40–0.49
Magnesium 0.252–0.289
Titanium 0.265-0.34
Tembaga 0.33
Aloi aluminium 0.32
Tanah liat 0.30–0.45
Keluli tahan karat 0.30–0.31
Keluli 0.27–0.30
Besi tuang 0.21–0.26
Pasir 0.20–0.455
Konkrit 0.1–0.2
Kaca 0.18–0.3
Kaca logam 0.276–0.409[4]
Busa 0.10–0.50
Gabus 0.0

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. ^ Yusof Ahmad (2001). Mekanik Bahan dan Struktur. Penerbit UTM. m/s. 29. ISBN 978-983-52-0239-1. 
  2. ^ Gercek, H. (January 2007). "Poisson's ratio values for rocks". International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 44 (1): 1–13. doi:10.1016/j.ijrmms.2006.04.011. 
  3. ^ "Archived copy" (PDF). Diarkibkan (PDF) daripada yang asal pada 2014-10-31. Dicapai 2014-09-24. 
  4. ^ Journal of Applied Physics 110, 053521 (2011)