كيفية حساب معامل يونغ

عندما تفكر في المواد القوية التي تدعم الجسر أو المبنى ، فقد لا تفكر في المرونة. للمساعدة في تحديد مرونة المواد ، يحدد معامل يونغ الإجهاد والانفعال. تتنبأ هذه الميزة الميكانيكية للمرونة بكيفية تشوه مادة قوية تحت قوة معينة. نظرًا لوجود علاقة تناسبية مباشرة بين الإجهاد والانفعال ، يمثل الرسم البياني النسبة بين إجهاد الشد والانفعال.

تعتمد الحسابات من معامل يونغ على القوة المطبقة ونوع المادة ومساحة المادة. يرتبط إجهاد الوسط بنسبة القوة المطبقة فيما يتعلق بمنطقة المقطع العرضي. أيضًا ، تأخذ السلالة في الاعتبار التغيير في طول المادة فيما يتعلق بطولها الأصلي.

أولاً ، تقيس الطول الأولي للمادة. باستخدام الميكرومتر ، يمكنك تحديد مساحة المقطع العرضي للمادة. ثم ، باستخدام نفس الميكرومتر ، قم بقياس الأقطار المختلفة للمادة. بعد ذلك ، استخدم كتل مشقوقة مختلفة لتحديد القوة المطبقة.

نظرًا لأن المكونات تمتد بأطوال مختلفة ، استخدم مقياس Vernier لتحديد الطول. أخيرًا ، ارسم مقاييس الطول المختلفة فيما يتعلق بالقوى المطبقة. معادلة معامل يونغ هي E = إجهاد الشد / إجهاد الشد = (FL) / (A * تغيير في L) ، حيث F هي القوة المؤثرة ، L هي الطول الأولي ، و A هي المساحة المربعة ، و E هي معامل يونغ في باسكال (باسكال). باستخدام الرسم البياني ، يمكنك تحديد ما إذا كانت المادة تظهر مرونة.

يساعد اختبار الشد في تحديد صلابة المواد باستخدام حسابات معامل يونغ. ضع في اعتبارك الشريط المطاطي. عندما تمد شريطًا مطاطيًا ، فإنك تستخدم قوة لتمديده. في مرحلة ما ، ينحني الشريط المطاطي أو يتشوه أو ينكسر.

بهذه الطريقة ، يقوم اختبار الشد بتقييم مرونة المواد المختلفة. يصنف هذا النوع من التعريف بشكل أساسي السلوك المرن أو البلاستيكي. ومن ثم ، فإن المواد تكون مرنة عندما تتشوه بدرجة كافية للعودة إلى الحالة الأولية. ومع ذلك ، فإن السلوك البلاستيكي للمادة يُظهر تشوهًا لا رجوع فيه.

إذا تعرضت المواد لقدر كبير من القوة ، تحدث نقطة تمزق في القوة النهائية. تعرض المواد المختلفة قيمة معامل يونغ أعلى أو أقل. مع اختبار الشد التجريبي ، تكشف مواد مثل النايلون عن معامل يونغ أعلى عند 48 ميغا باسكال (MPa) مما يشير إلى مادة ممتازة لتكوين عناصر قوية. يُظهر الألوميد والنايلون المملوء بالزجاج وميد الكربون أيضًا قيمة معامل يونج عالية تبلغ 70 ميجا باسكال مما يجعلها مفيدة لمكونات أكثر قوة. تستخدم التكنولوجيا الطبية الحديثة هذه المواد واختبار الشد لتطوير عمليات زرع آمنة.