Elastizität

Elastizität, die Eigenschaft eines Materials, aufgrund der es wieder seine ursprüngliche Ausdehnung und Form annimmt, nachdem es durch Einwirkung einer äußeren Kraft gestaucht oder gedehnt wurde. Eine äußere Kraft bewirkt eine so genannte mechanische Spannung im Material, welche die Verformung hervorruft. Das Ausmaß der Verformung nennt man Dehnung oder relative Längenänderung. Bei vielen Materialien, darunter Metallen und Mineralien, sind Dehnung und Spannung in gewissen Grenzen proportional zueinander. Diese Gesetzmäßigkeit beschreibt das Hooke’sche Gesetz, benannt nach dem englischen Physiker Robert Hooke, der es als Erster aufstellte. Ist die einwirkende Kraft zu stark, entsteht eine bleibende Verformung, d. h., das Hooke’sche Gesetz trifft nicht mehr zu. Man spricht dann vom Überschreiten der Elastizitätsgrenze.

Den Quotienten von Spannung und Dehnung nennt man Elastizitätsmodul. Er wird, ebenso wie die Elastizitätsgrenze, durch den molekularen Aufbau des betreffenden Materials bestimmt. In entspanntem Zustand, also ohne äußere Krafteinwirkung, ist der Abstand zwischen den Molekülen eine Folge des Gleichgewichts zwischen anziehenden und abstoßenden Kräften der Moleküle. Wenn eine äußere Kraft wirkt und im Material eine mechanische Spannung hervorruft, dann ändern sich die Molekülabstände ein wenig, so dass eine Verformung eintritt. Sind die Moleküle schon ohne Krafteinwirkung einander sehr nahe, dann werden auch hohe Kräfte nur eine geringe Verformung bewirken. Bei weniger fester Bindung in größeren Abständen ruft eine relativ geringe Kraft bereits eine deutliche Formänderung hervor. Innerhalb der Elastizitätsgrenze kehren die Moleküle nach dem Wegnehmen der äußeren Kraft in ihre vorherigen Positionen und damit zu ihren alten Abständen zurück, d. h., das Material nimmt wieder seine frühere Gestalt und Ausdehnung an. Oberhalb der Elastizitätsgrenze bewirkt die äußere Kraft aber eine so große Änderung der Molekülabstände, dass diese nicht mehr zu den vorigen Positionen zurückkehren können; die Folge ist eine bleibende Deformation oder ein Bruch des Materialstückes.

Siehe auch Werkstoffkunde und -technik