التخلف

تُشتقّ خاصية التخلف المغناطيسي من كلمة " التخلف المغناطيسي " التي تعني "التأخر". وهي ميل الجسم إلى الاستجابة ببطء لقوة خارجية، أو عدم العودة تمامًا إلى حالته الأصلية. في حين أن المساحة داخل حلقة التخلف المغناطيسي تمثل الطاقة المبددة على شكل حرارة وهي كمية شاملة بوحدات طاقة، فإن خاصية التخلف المغناطيسي تمثل نسبة الطاقة المرنة المفقودة على شكل حرارة، وهي خاصية مكثفة لا بُعدية لها.

عندما تُشوّه قوةٌ ما مادةً ما، فإنها تُولّد إجهادات مرنة وإجهادات احتكاك داخلية . غالبًا ما يُوصف إجهاد الاحتكاك بأنه مماثل للإجهاد الناتج عن تدفق سائل لزج ، ولكن في العديد من المواد الهندسية، والأنسجة البيولوجية الرخوة ، والخلايا الحية ، بات من المعروف الآن أن مفهوم نشوء الاحتكاك من إجهاد لزج فقط خاطئ. ^{[ 1 ] [ 2 ]} على سبيل المثال، أثبت بايلس وروبرتسون ^{[ 3 ]} وهيلدبراندت ^{[ 4 ]} أن إجهاد الاحتكاك في أنسجة الرئة يعتمد على مقدار تمدد الرئة وليس على معدل التمدد، وهي نتائج تتعارض جوهريًا مع فكرة أن الاحتكاك ناتج عن إجهاد لزج. إذا لم يكن الاحتكاك ناتجًا عن إجهاد لزج، فكيف ينشأ إذن، وكيف يُمكن وصفه وصفًا دقيقًا؟

في العديد من المواد الخاملة والحية، تكون العلاقة بين الإجهادات المرنة والاحتكاكية ثابتة تقريبًا (أي لا تتغير بتغير التركيب). ففي أنسجة الرئة، على سبيل المثال، يتراوح الإجهاد الاحتكاكي دائمًا تقريبًا بين 0.1 و0.2 من الإجهاد المرن، ويُطلق على هذه النسبة اسم التخلف، h، أو ما يُعادله، معامل التخميد البنيوي. ^{[ 2 ]} ومن البديهي، بالتالي، أنه مقابل كل وحدة من طاقة الانفعال المرن القصوى المُخزنة أثناء التشوه الدوري، يُستهلك ما بين 10 و20% من تلك الطاقة المرنة على شكل احتكاك وتُفقد بشكل لا رجعة فيه على هيئة حرارة. وتسري هذه العلاقة الثابتة على مستوى الرئة بأكملها ^{[ 5 ]} ، ^{[ 6 ]، [ 7 ]،} وشرائح نسيج الرئة المعزولة ، ^{[ 8 ]،} وشرائح العضلات الملساء المعزولة ، ^{[ 2 ]، [ 9 ]} ، وحتى على مستوى الخلايا الحية المعزولة. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

تُعرف هذه العلاقة الوثيقة بين الإجهادات الاحتكاكية والمرنة بقانون التخميد البنيوي ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 4 ] [ 14 ]} ، أو أحيانًا بنموذج الطور الثابت ^{[ 5 ]} . ويشير قانون التخميد البنيوي إلى أن الفقد الاحتكاكي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالإجهادات المرنة أكثر من ارتباطه بالإجهادات اللزجة، إلا أن الأصل الجزيئي الدقيق لهذه الظاهرة لا يزال مجهولًا ^{[ 10 ] [ 15 ]} . في علم المواد ، يُعطى معامل المرونة المركب للمادة، G *( f )، عند تردد التشوه التذبذبي f ، بالعلاقة التالية:

${\displaystyle G^{*}(f)=G'+jG''}$

أين:

• G *( f )= معامل المرونة المركب عند تردد التشوه التذبذبي، f
• G ′ = معامل المرونة
• G ′ ′ = معامل الفقد
• j ² = −1

يمكن إعادة صياغة هذه العلاقة على النحو التالي:

${\displaystyle \ G^{*}(f)=G'(1+jh)}$

أين:

• h = G ′ ′ / G ′ .

في الأنظمة التي تتوافق مع قانون التخميد الهيكلي، يكون التخلف h ثابتًا مع أو غير حساس للتغيرات في التردد التذبذبي ، ويصبح معامل الفقد G ′ ′ (= hG ′ ) جزءًا ثابتًا من معامل المرونة.

• معامل المرونة الديناميكي
• إجهاد القص
• اللزوجة

• كاتشكا، ديفيد دبليو؛ إنجينيتو، إدوارد بي؛ سوكي، بيلا؛ لوتشين، كينيث آر. (1997-05-01). "تقسيم مقاومة مجرى الهواء وأنسجة الرئة لدى البشر: آثار تضيق القصبات". مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي . 82 (5). الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء: 1531-1541 . doi : 10.1152/jappl.1997.82.5.1531 . ISSN 8750-7587 . PMID 9134903 .