Kaj je Poissonovo razmerje?

Poissonovo razmerje obravnava način, kako raztezanje ali stiskanje predmeta v eni smeri povzroči, da se stisne ali raztegne v drugi smeri. Razmerje meri obseg tega učinka v določeni snovi. To se lahko precej razlikuje, razmerje pa je lahko celo negativno, običajno pri snoveh, ki jih ustvari človek.
Tehnična definicija Poissonovega razmerja je “razmerje med prečno krčenjem in vzdolžno raztezko.” To se sliši zapleteno, vendar opisuje dokaj preprost učinek. Če si ga želite predstavljati, si predstavljajte kos gume, kot je tisti, ki se uporablja v gumijastem traku. Ko raztegnete pas, postane tako ožji kot daljši. Razmerje med tema dvema spremembama je tisto, kar se meri s Poissonovim razmerjem.

V resnici Poissonovo razmerje velja v treh dimenzijah. V primeru gumijastega traku se zmanjša tudi debelina raztegnjenega traku – le težje je videti. Če si želite ogledati učinek v treh dimenzijah, si predstavljajte, da vzamete igračo hišnega ljubljenčka v obliki kocke in stisnete dve nasprotni strani. Kocka se bo skrčila v smeri med tema dvema stranema, vendar se bo razširila v drugi dve smeri.

V večini primerov je Poissonovo razmerje pozitivno, kar pomeni, da se material v eni smeri razteza za večjo stopnjo, kot se skrči v drugih smereh. Za to obstaja nekaj razlag, ki uporabljajo različne znanstvene pristope. Preprosta razlaga je, da se večina materialov bolje upira stiskanju kot pa raztezanju. Bolj zapletena razlaga je, da se vezi med atomi v strukturi med procesom raztezanja in stiskanja ponovno poravnajo.

V večini primerov se Poissonovo razmerje materiala giblje med 0 in 0.5. Med običajnimi materiali ima guma Poissonovo razmerje zelo blizu 0.5, medtem ko ima jeklo enega 0.3, pluta pa veliko bližje 0. Zato so zamaški za vino narejeni iz plute: lahko prenese pritisk iz vratu steklenice brez navpično raztezanje in zagozditev na mestu.

Možno je imeti negativno Poissonovo razmerje. Materiali, ki kažejo to kakovost, so znani kot auksetiki. Pri takšnih materialih bo njihovo raztezanje v eno smer dejansko povzročilo, da se razširijo v druge smeri. Sumi se, da je živo kostno tkivo avksetik, čeprav je to težko dokazati. Obstaja tudi več umetnih avksetičnih snovi, predvsem polimeri, ki se uporabljajo v vodoodpornih oblačilih Gore-Tex.

Poissonovo razmerje se uporablja na bolj zapletene načine na več področjih znanosti. Ko predmet upognete v eno smer, Poissonovo razmerje vpliva na način, kako se predmet ukrivi v pravokotno smer. Razmerje vpliva tudi na način, kako stresni valovi potujejo skozi snovi, kot so kamnine, kar pomeni, da ima nekaj pomembnih uporab v geologiji.