المطاطية والمرونة

ماذا يحدث إن شددنا رباطا مطاطيا؟ إنه يغير شكله - يتشوه - جراء القوة التي نطبقها، وعندما نتركه، ينقبض ثانية. إنه يعود لشكله الأصلي عندما نتوقف عن الشد. تسمى المواد التي تفعل هذا بالمطاطية. إذا شددت لبانا، فسيتشوه أيضا. لكن عندما تتوقف عن الشد، فإنه يبقى على شكله الجديد مشدودا. هذا النوع من المواد التي تحتفظ بشكلها الجديد تسمى بالمواد اللدنة. ماذا عن كرة التنس هذه؟ إذا صنعت انبعاجا في سطحها بإصبعك، فإنه يرتد ثانية عند إزالة الضغط. سطح الكرة مطاطي. ماذا يحدث إن سقطت الكرة؟ عندما تصطدم بالأرض، فإنها تنضغط، وبما أن سطحها مطاطي، فإنها ترتد للأعلى ثانية. يدفع السطح باتجاه الأرض ويجعل الكرة تطير للأعلى. مطاطية كرة التنس هي ما يجعلها ترتد جيدا هكذا. لكن إذا غرست إصبعك في قطعة صلصال، فإن الانبعاج يثبُت. الصلصال مادة لدنة. عندما يصطدم الصلصال بالأرض، يتسطح سطحها كذلك، لكن لأنه يثبت على حاله، فإنه لا يرتد إطلاقا تقريبا. الزنبرك المعدني مطاطي أيضا. إذا شددناه ثم تركناه، فإنه يعود لطوله الأصلي. كلما شددنا الزنبرك أبعد، كلما زادت القوة المطلوبة لشده. يمكن توضيح هذه العلاقة بين التمدد والقوة برسم بياني. إن لم نستخدم أية قوة، يظل الزنبرك عند نقطة البداية، أي في وضع التوازن. عندما نبدأ بشد الزنبرك، تزيد القوة بزيادة الشد. إذا تضاعف تمدد الزنبرك، تتضاعف القوة كذلك. يعطينا ذلك في الرسم خطا مستقيما - للزنبرك علاقة خطية بين التمدد والقوة. لكن إذا تمدد الزنبرك كثيرا، يحدث شيء ما. يستمر الزنبرك في التمدد، لكن القوة لم تعد تزيد بنفس المعدل. لم تعد العلاقة خطية. تسمى هذه النقطة بحد تمدد الزنبرك، وعندما نتوقف عن الشد، لا يعود الزنبرك كليا لطوله الأصلي. عندما يتمدد الزنبرك أبعد من حد تمدده، فإنه لا يعود مطاطيا تماما. للكثير من المواد المطاطية حد تمدد. مثل هذا السلك المعدني. طالما أنه لا يتعرض إلا لقوة صغيرة، فإنه يظل مطاطيا. لكن عندما يصل لحد تمدده، يصبح جزء صغير منه أرفع: يصبح للزجاجة عنق، وهذه التعنق لا يزول بزوال القوة. لذا فهو تشوه لدن. يمكن للقوة تشويه الشيء. المواد التي تبقى على شكلها الجديد تسمى باللدنة. المواد التي تعود لشكلها الأصلي بعد تشوهها هي مواد مطاطية. للكثير من المواد المطاطية حد تتوقف عنده عن أن تكون مطاطية تماما، حد التمدد، والذي إذا عبرته المادة، فإنه يتصرف كالمواد اللدنة، ويدوم تشوهها.