Ako gurnete krajeve gumene šipke jedan prema drugom, primjenjujetekompresijasila i može skratiti šipku za neki iznos. Ako krajeve povučete jedan od drugoga, poziva se silanapetost,a štap možete rastezati po dužini. Ako jedan kraj povučete prema sebi, a drugi kraj od sebe, koristeći ono što se naziva asmicanjesila, štap se dijagonalno proteže.
Modul elastičnosti (E) je mjera krutosti materijala pod tlakom ili zatezanjem, iako postoji i ekvivalentan modul smicanja. Svojstvo je materijala i ne ovisi o obliku ili veličini predmeta.
Mali komad gume ima isti modul elastičnosti kao i veliki komad gume.Elastični modul, poznat i kao Youngov modul, nazvan po britanskom znanstveniku Thomasu Youngu, povezuje silu cijeđenja ili istezanja predmeta s rezultirajućom promjenom duljine.
Što su stres i napetost?
Stres (σ) je kompresija ili napetost po jedinici površine i definira se kao:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Ovdje je F sila, a A površina presjeka gdje se sila primjenjuje. U metričkom sustavu stres se obično izražava u jedinicama paskala (Pa), njutna po kvadratnom metru (N / m
2) ili njutna po kvadratnom milimetru (N / mm2).Kada se na objekt primijeni stres, naziva se promjena oblikanaprezanje.Kao odgovor na kompresiju ili napetost,normalno naprezanje (ε) daje se udjelom:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
U ovom slučaju ΔLje promjena duljine iLje izvorna duljina. Uobičajeno naprezanje ili jednostavnonaprezanje, je bez dimenzija.
Razlika između elastične i plastične deformacije
Sve dok deformacija nije prevelika, materijal poput gume može se protezati, a nakon uklanjanja sile povratiti se izvornom obliku i veličini; guma je iskusilaelastičandeformacija, što je reverzibilna promjena oblika. Većina materijala može podnijeti određenu količinu elastične deformacije, iako može biti sitna u žilavom metalu poput čelika.
Ako je napon prevelik, materijal će proćiplastikadeformiraju i trajno mijenjaju oblik. Stres se može povećati do te mjere da se materijal slomi, na primjer kada povučete gumicu dok ne pukne na dva dijela.
Korištenje formule modula elastičnosti
Modul jednadžbe elastičnosti koristi se samo u uvjetima elastične deformacije od kompresije ili napetosti. Modul elastičnosti je jednostavno naprezanje podijeljeno s naprezanjem:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
s jedinicama paskala (Pa), njutna po kvadratnom metru (N / m2) ili njutna po kvadratnom milimetru (N / mm2). Za većinu materijala modul elastičnosti je toliko velik da se obično izražava kao megapaskali (MPa) ili gigapaskali (GPa).
Za ispitivanje čvrstoće materijala, instrument povlači krajeve uzorka sve većom i većom silom i mjeri rezultirajuću promjenu duljine, ponekad dok se uzorak ne slomi. Površina presjeka uzorka mora biti definirana i poznata, što omogućuje izračun naprezanja iz primijenjene sile. Podaci ispitivanja na blagom čeliku, na primjer, mogu se prikazati kao krivulja naprezanja i naprezanja, koja se zatim može koristiti za određivanje modula elastičnosti čelika.
Elastični modul iz krivulje naprezanja i naprezanja
Elastična deformacija događa se pri malim naprezanjima i proporcionalna je naprezanju. Na krivulji naprezanje-deformacija ovo je ponašanje vidljivo kao pravocrtno područje za sojeve manje od oko 1 posto. Dakle, 1 posto je granica elastičnosti ili granica reverzibilne deformacije.
Primjerice, da biste odredili modul elastičnosti čelika, prvo identificirajte područje elastičnosti deformacija u krivulji naprezanje-deformacija, za koju sada vidite da se odnosi na deformacije manje od oko 1 posto, iliε= 0.01. Odgovarajući stres u tom trenutku jeσ= 250 N / mm2. Stoga, koristeći formulu modula elastičnosti, modul elastičnosti čelika je
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0.01} = 25.000 \ text {N / mm} ^ 2
