Was ist ein Anisotropie-Koeffizient? Und was ein Elastizitämodul(us)?

Aufrufe: 205     Aktiv: 01.12.2023 um 12:00
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Ich schreibe an einer Arbeit über Achillessehnen, und in der vorliegenden Untersuchungsmethode wird "der Anisotropie-Koeffizient der Sehnen" bestimmt. Und der kann sich anscheinend auch verändern, je nach Pathologie des Gewebes.

Was besagt dieser Koeffizient denn?
Was weiß ich, wenn ich den kenne?
Und was bedeutet es, wenn er größer oder kleiner wird?

Dazu sprechen sie auch vom  Elastizitämodul(us).
Was ist das denn nun? Hängen die beiden denn zusammen?


Danke :)
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Das Elastizitätsmodul ist ein Materialkennwert. Dieser Werte gibt die Kraft/Fläche an, die notwendig ist, um ein Material auf die doppelte Länge zu strecken. In der Werkstofftechnik spricht man von der Dehnung, bei der doppelten Länge ist die Dehnung = 1. Typische Werkstoff wie Aluminium oder Stahl reißen, bevor sie auf diese Länge gestreckt werden. Wie sich Sehnen verhalten, kann ich nicht sagen. Dennoch ist hier eine Elastizitätsmodul sicher von Bedeutung.
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Der Elastizitätsmodul E ist vergleichbar mit der Federkonstanten beim Hooke'schen Gesetz von Zugfedern. Er gibt die Zugfraft pro Querschnittsfläche der Sehne bei einer bestimmten prozentualen Längenänderung an:
\( \frac{\Delta l}{l}\cdot E = \frac{F}{A} \)
Ein größerer Elastizitätsmodul bedeutet, dass die Sehne bei einer Längenänderung um z.B. 10% eine größere Kraft entwickelt.

Was ein Anisotropie-Koeffizient ist, kann man wie bereits gesagt ohne weiteren Kontext nicht sagen, weil das kein eindeutiger Begriff ist. Hier musst du mehr Infos schreiben. Bisher kann ich nur vermuten, dass damit die Anisotropie, d.h. die Richtungsabhängigkeit, des Elastizitätsmoduls gemeint ist. Eine Sehne dehnt sich in Querrichtung natürlich anders als in Längsrichtung.   ─   stefriegel 26.11.2023 um 22:49
Lieber Stefriegel,
Vielen Dank für deine schnelle Antwort.

Zu Letzterem:
Ich habe bisher kapiert (und geschrieben), dass:
Anisotropie ist das Phänomen der Reflexumkehr.
Anisotrope Materie unterscheiden sich von isotroper Materie in ihren physikalischen Eigenschaften (z. B. Wärmeleitfähigkeit oder Elastizität, Poisson-Koeffizienten ) und haben unterschiedliche Werte je nach räumlicher Orientierung des physischen Körpers.
Anisotrope Gewebe zeigen richtungsabhängige viskoelastische Eigenschaften.

Bei dem Ultraschallverfahren wird eben die Elastizität des Gewebes untersucht und bestimmt. Nach OPs, bei Erkrankungen oder mit zunehmendem Alter verändert sich diese (bzw. verändert sich das Steifigkeitsverhalten) der Sehne. Wir schauen, was nach bestimmten OP-Methoden zu sagen ist in Bezug auf veränderter Elastizität/Steifigkeit, im Vgl zur gesunden Seite bzw. ob Korrelationen mit OP-Methoden bestehen.

Ich glaube, mir macht einfach dieser Begriff "Modul" Probleme, weil er mir noch nicht in Fleisch und Blut übergegangen ist. Ebenso der Term Koeffizient.

Anisotropie des Gewebes: verändert sich also je nach Ausrichtung der Sehnenfasern - ergo nach OP/zerstörter Sehnenfaserarchitektur verändertes anisotropes Verhalten - könnte also eine Aussage sein, dass sich nach OP/Verletzung etc. Eastizität(smodul) sowie Anisotropie(koeffizient) beide verändern?!

  ─   achillesferse2.0 27.11.2023 um 14:02
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Ja, du hast recht, der Begriff "Modul" ist in diesem Zusammenhang etwas gewöhnungsbedürftig. Er wird in der Elastizitätslehre häufig für die Maßzahlen benutzt, die die Materialeigensschaften beschrieben, wie Schubmodul und Zugmodul. "Modul" ist lateinisch und heißt einfach "Maß" oder "Maßeinheit" und gibt einen Zahlenwert für die Elastizität des Materials an.

"Koeffizient" bedeutet Vorfaktor. Es ist also eine Zahl, eine Proportionalitätskonstante, die mit einer anderen physikalischen Größe multpliziert ist. Wie ich oben in der Formel beschrieben habe, ist der Elastizitätsmodul die Zahl, mit der die prozentuale Längenänderung multipliziert wird, um die Kraft pro Fläche zu erhalten.

Nach einer Operation verändet sich definitiv die Elastizität der Sehne. Sie verhärtet sowohl in Längsrichtung (E-Modul wird größer) als glaube ich auch in Querrichtung (Anisotropie).   ─   stefriegel 27.11.2023 um 15:02
Okay, diese Übersetzung mit "Maß(einheit)" hilft mir schon mal :)

Rückfrage: du schreibst, nach OP verhärtet Sehne in Längsrichtung - E-Modul wird größer.
Wird die Elastiziät demnach nicht größer?
Was ja nicht der Fall ist - eher wird die Steifigkeit der Sehne größer.   ─   achillesferse2.0 27.11.2023 um 22:37
Größere Steifigkeit heißt größerer E-Modul. Der E-Modul gibt an, welche Kraft die Sehne bei Dehnung um soundsoviel Prozent entwickelt, siehe obige Formel. Und die Kraft ist bei einer harten Sehne größer als bei einer weichen.   ─   stefriegel 28.11.2023 um 08:15
Okay, danke dir :)

(sehe die Antwort erst jetzt - mir wurde die email mit der Benachrichtigung diesmal nicht zugeschickt, sorry)   ─   achillesferse2.0 01.12.2023 um 12:00

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