안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.
탄성물질이 응력을 받았을 때 일어나는 변형률의 정도를 나타낸 것이다. 체적 탄성계수(혹은 비압축률, k)는 압력에 저항하는 정도를 나타낸다. 모든 방향으로 동일한 압력이 가해질 때, 응력은 압력의 변화(ΔP)이다. 변형률은 부피변화(ΔV)와 원래 부피(V)의 비율이다. 이러한 응력과 변형률의 비가 체적탄성계수(k)이다. 관계식은 이다.
위의 방정식에서 볼 때, 응력(ΔP)을 받고 있는 어떤 물질이 부피의 변화를 전혀 일으키지 않는다면(ΔV ＝ 0), 이 물질을 압축불능(k ＝ ∞)이라고 한다. 반대로 작은 응력을 받고도 부피의 변화가 큰 물질은 k가 작으므로 쉽게 압축된다. 전단계수(혹은 강성률, μ)는 물질이 전단력에 저항하는 능력을 나타낸다. 정육면체 물질이 전단력을 받는 경우, 응력은 접선 힘(ΔF)을 이 힘이 가해진 면적(A)으로 나눈 값이다. 변형률은 전단변위(Δl)를 F가 가해진 면의 길이(l)로 나눈 것이다. 이러한 응력의 경우, 전단계수(μ)는 다음과 같다.
전단력에 대한 저항 능력이 큰 물질(Δl ≈ 0)을 강성률이 크다(μ ≈ ∞)고 한다. 유체의 경우, 전단력에 대한 저항력이 전혀 없으므로(Δl ≈ ∞) 강성률이 없다(μ ＝ 0)고 말한다. 체적탄성계수 k와 전단계수 μ는 밀도 ρ와 함께 실체파가 물질 속에서 얼마나 빨리 전파되는가를 결정하게 된다. 변형에 대한 저항력이 강한 물질일수록(즉, 체적탄성계수 k와 전단계수 μ가 클수록), 파가 빨리 전파된다. 실체파의 속도는 다음과 같이 나타낸다.
이 외에도 탄성계수에는 막대기를 누르거나 잡아당길 때의 거동을 나타내는 영률(혹은 이완계수, E)과 늘어난 막대기의 횡변형률과 종변형률의 비인 포아송비(v)가 있다.
출처:지구과학사전
