Cuando piensa en materiales resistentes que sostienen un puente o edificio, es posible que no piense en la elasticidad. Para ayudar a determinar la elasticidad de los materiales, el módulo de Young determina la tensión y la deformación. Esta característica mecánica de la elasticidad predice cómo un material resistente se deformará bajo una fuerza específica. Dado que existe una relación directamente proporcional entre el esfuerzo y la deformación, un gráfico representa la relación entre el esfuerzo de tracción y la deformación.
Los cálculos del módulo de Young se relacionan con la elasticidad
Los cálculos del módulo de Young dependen de la fuerza aplicada, el tipo de material y el área del material. La tensión del medio se relaciona con la relación de la fuerza aplicada con respecto al área de la sección transversal. Además, la deformación considera el cambio de longitud de un material con respecto a su longitud original.
Primero, mide la longitud inicial de la sustancia. Usando un micrómetro, identifica el área de la sección transversal del material. Luego, con el mismo micrómetro, mida los diferentes diámetros de la sustancia. A continuación, utilice varias masas ranuradas para determinar la fuerza aplicada.
Como los componentes se extienden en varias longitudes, use una escala Vernier para determinar la longitud. Finalmente, grafique las diferentes medidas de longitud con respecto a las fuerzas aplicadas. La ecuación del módulo de Young es E = tensión de tracción / deformación por tracción = (FL) / (A * cambio en L), donde F es la fuerza aplicada, L es la longitud inicial, A es el área cuadrada y E es el módulo de Young en pascales (Pensilvania). Usando un gráfico, puede determinar si un material muestra elasticidad.
Aplicaciones relevantes para el módulo de Young
Las pruebas de tracción ayudan a identificar la rigidez de los materiales mediante los cálculos del módulo de Young. Considere una banda de goma. A medida que estira una banda de goma, aplica una fuerza para extenderla. En algún momento, la banda elástica se dobla, se deforma o se rompe.
De esta manera, las pruebas de tracción evalúan la elasticidad de diferentes materiales. Este tipo de identificación categoriza principalmente un comportamiento elástico o plástico. Por tanto, los materiales son elásticos cuando se deforman lo suficiente como para volver al estado inicial. Sin embargo, un comportamiento plástico de un material muestra una deformación irreversible.
Si los materiales experimentan una gran cantidad de fuerza, se produce un punto de ruptura de resistencia máxima. Los diferentes materiales muestran un valor de módulo de Young más alto o más bajo. Con pruebas experimentales de tracción, materiales como el nailon revelan un módulo de Young más alto a 48 MegaPascal (MPa), lo que indica un material excelente para crear elementos fuertes. El alúmina, el nailon relleno de vidrio y la carbonmida también demuestran un alto valor de módulo de Young de 70 MPa, lo que los hace útiles para componentes aún más resistentes. La tecnología médica moderna utiliza estos materiales y pruebas de tracción para desarrollar implantes seguros.