Als je denkt aan stevige materialen die een brug of gebouw ondersteunen, denk je misschien niet aan elasticiteit. Bij het helpen bepalen van de elasticiteit van materialen, bepaalt de modulus van Young de spanning en rek. Dit mechanische kenmerk van elasticiteit voorspelt hoe een stevig materiaal zal vervormen onder een specifieke kracht. Aangezien er een direct evenredig verband bestaat tussen spanning en rek, geeft een grafiek de verhouding weer tussen de trekspanning en rek.
Young's modulusberekeningen hebben betrekking op elasticiteit
De berekeningen van Young's modulus zijn afhankelijk van de uitgeoefende kracht, het type materiaal en de oppervlakte van het materiaal. De spanning van het medium heeft betrekking op de verhouding van de uitgeoefende kracht ten opzichte van het dwarsdoorsnede-oppervlak. Ook houdt de spanning rekening met de verandering in lengte van een materiaal ten opzichte van zijn oorspronkelijke lengte.
Eerst meet je de initiële lengte van de stof. Met behulp van een micrometer identificeert u de dwarsdoorsnede van het materiaal. Meet vervolgens met dezelfde micrometer de verschillende diameters van de stof. Gebruik vervolgens verschillende sleufmassa's om de uitgeoefende kracht te bepalen.
Aangezien de componenten zich op verschillende lengtes uitstrekken, gebruikt u een Vernier-schaal om de lengte te bepalen. Teken tot slot de verschillende lengtematen met betrekking tot de uitgeoefende krachten. De modulusvergelijking van Young is E = trekspanning/trekrek = (FL) / (A * verandering in L), waarbij F is de uitgeoefende kracht, L is de initiële lengte, A is het vierkante gebied en E is Young's modulus in Pascals (Vader). Met behulp van een grafiek kun je bepalen of een materiaal elasticiteit vertoont.
Relevante toepassingen voor Young's Modulus
Trektests helpen om de stijfheid van materialen te identificeren met behulp van Young's modulusberekeningen. Denk aan een elastiekje. Terwijl je een elastiekje uitrekt, oefen je een kracht uit om het uit te rekken. Op een gegeven moment buigt, vervormt of breekt het elastiekje.
Op deze manier evalueert trekproeven de elasticiteit van verschillende materialen. Dit type identificatie categoriseert voornamelijk een elastisch of plastisch gedrag. Daarom zijn de materialen elastisch wanneer ze voldoende vervormen om terug te keren naar de oorspronkelijke staat. Een plastisch gedrag van een materiaal vertoont echter een onomkeerbare vervorming.
Als materialen een grote hoeveelheid kracht ondergaan, treedt een breekpunt op bij de uiteindelijke sterkte. Verschillende materialen vertonen een hogere of lagere Young's moduluswaarde. Met experimentele trekproeven onthullen materialen zoals nylon een hogere Young's modulus bij 48 MegaPascal (MPa), wat wijst op een uitstekend materiaal voor het creëren van sterke elementen. Alumide, met glas gevuld nylon en carbonmide vertonen ook een hoge Young's moduluswaarde van 70 MPa, waardoor ze bruikbaar zijn voor nog steviger componenten. Moderne medische technologie gebruikt deze materialen en trekproeven om veilige implantaten te ontwikkelen.