אם אתה דוחף את הקצוות של מוט גומי זה לזה, אתה מחיל אדְחִיסָהכוח ויכול לקצר את המוט בכמות כלשהי. אם אתה מושך את הקצוות זה מזה, הכוח נקראמתח,ואתה יכול למתוח את המוט לאורך. אם אתה מושך קצה אחד לקראתך ואת הקצה השני רחוק ממך, באמצעות מה שמכונה aלִגזוֹזכוח, המוט נמתח באלכסון.
מודול אלסטי (ה) הוא מדד לנוקשות של חומר הנמצא תחת דחיסה או מתח, אם כי קיים גם מודול גזירה שווה ערך. זהו מאפיין של החומר ואינו תלוי בצורת או בגודל האובייקט.
לחתיכת גומי קטנה יש את אותו מודול אלסטי כמו לחתיכת גומי גדולה.מודולוס אלסטי, הידוע גם בשם המודולוס של יאנג, על שמו של המדען הבריטי תומאס יאנג, מתייחס לכוח סחיטת או מתיחת אובייקט לשינוי האורך שנוצר.
מהם לחץ ומתח?
לחץ (σ) הוא הדחיסה או המתח ליחידת שטח ומוגדר כ:
\ sigma = \ frac {F} {A}
כאן F הוא כוח, ו- A הוא שטח החתך שבו מופעל הכוח. במערכת המטרית, מתח מתבטא בדרך כלל ביחידות פסקל (Pa), ניוטונים למ"ר (N / m2) או ניוטונים למילימטר מרובע (N / mm2).
כאשר מפעילים מתח על אובייקט, נקרא שינוי הצורהמתח.בתגובה לדחיסה או מתח,זן רגיל (ε) ניתן לפי הפרופורציה:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
במקרה זה Δלהאם השינוי באורך ולהוא האורך המקורי. זן רגיל, או פשוטמתח, הוא חסר ממד.
ההבדל בין עיוות אלסטי ופלסטי
כל עוד העיוות אינו גדול מדי, חומר כמו גומי יכול להימתח ואז להקפיץ את צורתו וגודלו המקוריים כאשר הסרת הכוח; הגומי חווהאֵלַסטִידפורמציה, שהיא שינוי צורה הפיך. רוב החומרים יכולים לסבול כמות מסוימת של דפורמציה אלסטית, אם כי היא עשויה להיות זעירה במתכת קשה כמו פלדה.
אולם אם הלחץ גדול מדי, חומר יעבורפלסטיקדפורמציה ושינוי צורה לצמיתות. מתח יכול אפילו לעלות עד למצב שבו חומר נשבר, כמו למשל כשאתה מושך רצועת גומי עד שהיא נצמחת לשניים.
שימוש בנוסחת המודולוס של גמישות
מודולוס משוואת האלסטיות משמש רק בתנאים של דפורמציה אלסטית מדחיסה או מתח. מודול האלסטיות הוא פשוט מתח חלקי מתיחה:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
עם יחידות פסקל (Pa), ניוטונים למ"ר (N / m2) או ניוטונים למילימטר מרובע (N / mm2). עבור מרבית החומרים, המודול האלסטי כל כך גדול שהוא מתבטא בדרך כלל כמגה-פסקל (MPa) או ג'יגה-פסקל (GPa).
כדי לבדוק את חוזק החומרים, מכשיר מושך את קצות הדגימה בעוצמה גדולה וגדולה יותר ומודד את שינוי האורך המתקבל, לפעמים עד שהדגימה נשברת. יש להגדיר ולדעת את שטח החתך של המדגם, המאפשר חישוב מתח מהכוח המופעל. ניתן לשרטט נתונים ממבחן על פלדה עדינה כעקומת מאמץ מתח, אשר באמצעותה ניתן לקבוע את מודול האלסטיות של הפלדה.
מודולוס אלסטי מתוך עקומת מתח-מתח
דפורמציה אלסטית מתרחשת במתחים נמוכים והיא פרופורציונאלית למתח. על עקומת מאמץ מתח, התנהגות זו נראית כאזור קו ישר עבור זנים הנמצאים פחות מאחוז אחד. אז אחוז אחד הוא הגבול האלסטי או הגבול של דפורמציה הפיכה.
כדי לקבוע את מודול האלסטיות של הפלדה, למשל, ראשית לזהות את אזור האלסטי דפורמציה בעקומת המתח-המתח, שאתה רואה כעת, חלה על זנים הנמצאים פחות מאחוז אחד, אוֹε= 0.01. הלחץ המתאים בשלב זה הואσ= 250 N / mm2. לכן, בעזרת נוסחת האלסטיות של מודול, מודול האלסטיות של הפלדה הוא
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0.01} = 25,000 \ text {N / mm} ^ 2
