Når du tenker på robuste materialer som holder en bro eller bygning, tenker du kanskje ikke på elastisitet. Ved å bidra til å bestemme elastisiteten til materialer, bestemmer Youngs modul spenningen og belastningen. Dette mekaniske trekk ved elastisitet forutsier hvordan et solid materiale vil deformeres under en bestemt kraft. Siden det er et direkte proporsjonalt forhold mellom spenning og belastning, representerer en graf forholdet mellom strekkspenningen og belastningen.
Youngs modulberegninger er relatert til elastisitet
Beregningene fra Youngs modul avhenger av påført kraft, materialtype og areal. Mediets påkjenning er relatert til forholdet mellom den påførte kraften i forhold til tverrsnittsarealet. Stammen vurderer også endringen i lengde på et materiale med hensyn til dets opprinnelige lengde.
Først måler du den opprinnelige lengden på stoffet. Ved hjelp av et mikrometer identifiserer du tverrsnittet av materialet. Mål deretter de forskjellige diametrene til stoffet med samme mikrometer. Deretter bruker du forskjellige slissede masser for å bestemme den påførte kraften.
Siden komponentene strekker seg i forskjellige lengder, kan du bruke en Vernier-skala for å bestemme lengden. Til slutt plotter du de forskjellige lengdemålene med hensyn til kreftene som brukes. Youngs modulligning er E = strekkbelastning / strekkbelastning = (FL) / (A * endring i L), hvor F er den påførte kraften, L er den opprinnelige lengden, A er det kvadratiske arealet, og E er Youngs modul i Pascals (Pa). Ved hjelp av en graf kan du bestemme om et materiale viser elastisitet.
Relevante applikasjoner for Youngs modul
Strekkprøving hjelper til med å identifisere stivheten til materialene ved hjelp av Youngs modulberegninger. Vurder et strikk. Når du strekker et gummibånd, bruker du en kraft for å utvide det. På et eller annet tidspunkt bøyer gummibåndet, deformeres eller går i stykker.
På denne måten evaluerer strekkprøving elastisiteten til forskjellige materialer. Denne typen identifikasjon kategoriserer hovedsakelig en elastisk eller plastisk oppførsel. Derfor er materialene elastiske når de deformeres nok til å gå tilbake til den opprinnelige tilstanden. Imidlertid viser en plastisk oppførsel av et materiale en ikke-reversibel deformasjon.
Hvis materialer opplever en omfattende mengde kraft, oppstår et ultimativt bruddpunkt for styrke. Forskjellige materialer viser en høyere eller lavere Youngs modulverdi. Med eksperimentell strekkprøving avslører materialer som nylon en høyere Young’s-modul ved 48 MegaPascal (MPa), noe som indikerer et utmerket materiale for å skape sterke elementer. Alumid, glassfylt nylon og karbonamid viser også en høy Youngs modulverdi på 70 MPa, noe som gjør dem nyttige for enda sterkere komponenter. Moderne medisinsk teknologi bruker disse materialene og strekkprøver for å utvikle trygge implantater.