Kiedy myślisz o wytrzymałych materiałach, które podtrzymują most lub budynek, możesz nie myśleć o elastyczności. Pomagając w określeniu sprężystości materiałów, moduł Younga określa naprężenie i odkształcenie. Ta mechaniczna cecha elastyczności przewiduje, jak wytrzymały materiał odkształci się pod działaniem określonej siły. Ponieważ istnieje wprost proporcjonalna zależność między naprężeniem a odkształceniem, wykres przedstawia stosunek naprężenia rozciągającego do odkształcenia.
Obliczenia modułu Younga odnoszą się do elastyczności
Obliczenia z modułu Younga zależą od przyłożonej siły, rodzaju materiału i powierzchni materiału. Naprężenie ośrodka odnosi się do stosunku przyłożonej siły do pola przekroju. Odkształcenie uwzględnia również zmianę długości materiału w stosunku do jego pierwotnej długości.
Najpierw mierzysz początkową długość substancji. Za pomocą mikrometru określasz pole przekroju materiału. Następnie tym samym mikrometrem zmierz różne średnice substancji. Następnie użyj różnych mas szczelinowych, aby określić przyłożoną siłę.
Ponieważ komponenty rozciągają się na różne długości, użyj skali noniusza, aby określić długość. Na koniec wykreśl różne miary długości w odniesieniu do przyłożonych sił. Równanie modułu Younga to E = naprężenie rozciągające/odkształcenie rozciągające = (FL) / (A * zmiana w L), gdzie F jest przyłożona siła, L to długość początkowa, A to powierzchnia kwadratu, a E to moduł Younga w paskalach (Rocznie). Korzystając z wykresu, możesz określić, czy materiał wykazuje elastyczność.
Odpowiednie aplikacje dla modułu Younga
Testy rozciągania pomagają określić sztywność materiałów za pomocą obliczeń modułu Younga. Rozważ gumkę. Kiedy rozciągasz gumkę, przykładasz siłę, aby ją rozciągnąć. W pewnym momencie gumka wygina się, odkształca lub pęka.
W ten sposób badanie rozciągania ocenia elastyczność różnych materiałów. Ten typ identyfikacji kategoryzuje głównie zachowanie sprężyste lub plastyczne. W związku z tym materiały są elastyczne, gdy odkształcają się na tyle, aby powrócić do stanu początkowego. Jednak zachowanie plastyczne materiału wykazuje nieodwracalną deformację.
Jeśli materiały doświadczają dużej siły, następuje punkt zerwania wytrzymałości. Różne materiały wykazują wyższą lub niższą wartość modułu Younga. Dzięki eksperymentalnym testom rozciągania materiały takie jak nylon wykazują wyższy moduł Younga wynoszący 48 megapaskali (MPa), co wskazuje na doskonały materiał do tworzenia mocnych elementów. Alumid, nylon wypełniony włóknem szklanym i karbamid wykazują również wysoką wartość modułu Younga wynoszącą 70 MPa, co czyni je przydatnymi do jeszcze bardziej wytrzymałych elementów. Nowoczesna technologia medyczna wykorzystuje te materiały i testy rozciągania do opracowania bezpiecznych implantów.