Vad är töjningskraft? Förklaring av ett vanligt missförstånd

Finns det något som heter töjningskraft?

Nej, det finns egentligen inget fysikaliskt begrepp som kallas "töjningskraft". Termen är ett vanligt missförstånd och saknar betydelse inom materialvetenskapen och hållfasthetsläran. Det som ofta åsyftas är antingen spänning eller töjning – två helt olika begrepp som båda är centrala för att beskriva hur material beter sig under belastning.

Spänning och töjning – två olika begrepp

Vad är spänning?

Spänning (på engelska stress) definieras som den kraft som verkar på en materials ytenhet. Den mäts i newton per kvadratmeter (N/m²), vilket också kallas pascal (Pa). Sambandet uttrycks med formeln:

σ = F / A

där F är den applicerade kraften och A är tvärsnittsarean. Spänningen beskriver alltså hur intensivt materialet belastas internt.

Vad är töjning?

Töjning (på engelska strain) är den deformation som uppstår till följd av spänningen. Den beskriver materialets relativa längdändring och beräknas som längdändringen dividerat med ursprungslängden:

ε = ΔL / L₀

Eftersom töjning är ett förhållande mellan två längder är den dimensionslös och anges ofta i procent eller som ett decimaltal.

Sambandet mellan spänning och töjning

För de flesta material inom det elastiska området gäller Hookes lag, som säger att spänningen är proportionell mot töjningen. Proportionalitetskonstanten kallas elasticitetsmodul (Youngs modul) och är en viktig materialegenskap vid konstruktionsberäkningar.

Sammanfattning

"Töjningskraft" är alltså inte ett meningsfullt uttryck. Kraften som appliceras på ett material ger upphov till spänning, och spänningen leder i sin tur till töjning, det vill säga deformation. Att förstå skillnaden mellan dessa begrepp är avgörande inom konstruktionsteknik, materialteknik och byggteknik.