Lorsque vous pensez à des matériaux robustes qui soutiennent un pont ou un bâtiment, vous ne pensez peut-être pas à l'élasticité. En aidant à déterminer l'élasticité des matériaux, le module de Young détermine la contrainte et la déformation. Cette caractéristique mécanique d'élasticité prédit comment un matériau robuste se déformera sous une force spécifique. Puisqu'il existe une relation directement proportionnelle entre la contrainte et la déformation, un graphique représente le rapport entre la contrainte de traction et la déformation.
Les calculs du module de Young se rapportent à l'élasticité
Les calculs à partir du module de Young dépendent de la force appliquée, du type de matériau et de la surface du matériau. La contrainte du milieu se rapporte au rapport de la force appliquée par rapport à la section transversale. De plus, la déformation considère le changement de longueur d'un matériau par rapport à sa longueur d'origine.
Tout d'abord, vous mesurez la longueur initiale de la substance. À l'aide d'un micromètre, vous identifiez la section transversale du matériau. Ensuite, avec le même micromètre, mesurez les différents diamètres de la substance. Ensuite, utilisez différentes masses fendues pour déterminer la force appliquée.
Comme les composants s'étendent à différentes longueurs, utilisez une échelle Vernier pour déterminer la longueur. Enfin, tracez les différentes mesures de longueur en fonction des forces appliquées. L'équation du module de Young est E = contrainte de traction/déformation de traction = (FL) / (A * changement de L), où F est la force appliquée, L est la longueur initiale, A est l'aire carrée et E est le module de Young en Pascals (Pennsylvanie). À l'aide d'un graphique, vous pouvez déterminer si un matériau présente une élasticité.
Applications pertinentes pour le module de Young
Les essais de traction aident à identifier la rigidité des matériaux à l'aide des calculs de module de Young. Considérez un élastique. Lorsque vous étirez un élastique, vous appliquez une force pour l'étendre. À un moment donné, l'élastique se plie, se déforme ou se casse.
Ainsi, les essais de traction évaluent l'élasticité de différents matériaux. Ce type d'identification catégorise principalement un comportement élastique ou plastique. Ainsi, les matériaux sont élastiques lorsqu'ils se déforment suffisamment pour revenir à l'état initial. Or, un comportement plastique d'un matériau montre une déformation non réversible.
Si les matériaux subissent une force importante, un point de rupture de résistance ultime se produit. Différents matériaux affichent une valeur de module d'Young supérieure ou inférieure. Avec des tests de traction expérimentaux, des matériaux tels que le nylon révèlent un module de Young plus élevé à 48 mégapascals (MPa), ce qui indique un excellent matériau pour créer des éléments solides. L'alumide, le nylon chargé de verre et le carbonmide présentent également une valeur de module d'Young élevée de 70 MPa, ce qui les rend utiles pour des composants encore plus robustes. La technologie médicale moderne utilise ces matériaux et des tests de traction pour développer des implants sûrs.