Když přemýšlíte o robustních materiálech, které udržují most nebo budovu, možná nemyslíte na pružnost. Při stanovení pružnosti materiálů určuje Youngův modul napětí a přetvoření. Tato mechanická vlastnost pružnosti předpovídá, jak se pevný materiál bude deformovat při specifické síle. Protože existuje přímý proporcionální vztah mezi napětím a přetvořením, graf představuje poměr mezi tahovým napětím a přetažením.
Výpočty Youngova modulu souvisí s pružností
Výpočty z Youngova modulu závisí na aplikované síle, druhu materiálu a ploše materiálu. Napětí média souvisí s poměrem aplikované síly vzhledem k ploše průřezu. Také kmen uvažuje změnu délky materiálu s ohledem na jeho původní délku.
Nejprve změříte počáteční délku látky. Pomocí mikrometru zjistíte průřezovou plochu materiálu. Poté stejným mikrometrem změřte různé průměry látky. Dále použijte různé štěrbinové hmoty k určení použité síly.
Protože se komponenty prodlužují v různých délkách, použijte k určení délky Vernierovu stupnici. Nakonec zakreslete různá délková opatření s ohledem na použité síly. Youngova rovnice modulu je E = napětí v tahu / deformace v tahu = (FL) / (A * změna v L), kde F je aplikovaná síla, L je počáteční délka, A je čtvercová plocha a E je Youngův modul v Pascalech (Pa). Pomocí grafu můžete určit, zda materiál vykazuje pružnost.
Relevantní aplikace pro Young's Modulus
Zkouška tahem pomáhá identifikovat tuhost materiálů pomocí výpočtů Youngova modulu. Zvažte gumičku. Když natáhnete gumičku, použijete sílu k jejímu prodloužení. V určitém okamžiku se gumička ohne, zdeformuje nebo zlomí.
Tímto způsobem se při zkoušce tahem vyhodnotí pružnost různých materiálů. Tento typ identifikace kategorizuje hlavně elastické nebo plastické chování. Materiály jsou tedy elastické, když se dostatečně deformují, aby se vrátily do počátečního stavu. Plastické chování materiálu však vykazuje nevratnou deformaci.
Pokud materiály zažijí velké množství síly, dojde k bodu lomu konečné pevnosti. Různé materiály vykazují vyšší nebo nižší hodnotu Youngova modulu. Při experimentálním testování v tahu odhalují materiály, jako je nylon, vyšší Youngův modul při 48 MegaPascal (MPa), což naznačuje vynikající materiál pro vytváření silných prvků. Alumid, sklem plněný nylon a karbonid také prokazují vysokou hodnotu Youngova modulu 70 MPa, což je činí užitečnými pro ještě odolnější součásti. Moderní lékařská technologie využívá tyto materiály a zkoušky tahem k vývoji bezpečných implantátů.