Quando você pensa em materiais resistentes que sustentam uma ponte ou edifício, pode não pensar na elasticidade. Para ajudar a determinar a elasticidade dos materiais, o módulo de Young determina a tensão e a deformação. Esta característica mecânica da elasticidade prediz como um material resistente se deforma sob uma força específica. Como existe uma relação diretamente proporcional entre a tensão e a deformação, um gráfico representa a relação entre a tensão de tração e a deformação.
Cálculos do Módulo de Young Relacionam-se à Elasticidade
Os cálculos do módulo de Young dependem da força aplicada, do tipo de material e da área do material. A tensão do meio está relacionada à razão da força aplicada em relação à área da seção transversal. Além disso, a deformação considera a mudança no comprimento de um material em relação ao seu comprimento original.
Primeiro, você mede o comprimento inicial da substância. Usando um micrômetro, você identifica a área da seção transversal do material. Em seguida, com o mesmo micrômetro, meça os diferentes diâmetros da substância. Em seguida, use várias massas com fenda para determinar a força aplicada.
Como os componentes se estendem em vários comprimentos, use uma escala Vernier para determinar o comprimento. Finalmente, plote as diferentes medidas de comprimento em relação às forças aplicadas. A equação do módulo de Young é E = tensão de tração / deformação de tração = (FL) / (A * mudança em L), onde F é a força aplicada, L é o comprimento inicial, A é a área quadrada e E é o módulo de Young em Pascals (Pa). Usando um gráfico, você pode determinar se um material mostra elasticidade.
Aplicações relevantes para o Módulo de Young
O teste de tração ajuda a identificar a rigidez dos materiais usando os cálculos do módulo de Young. Considere um elástico. Ao esticar um elástico, você aplica uma força para estendê-lo. Em algum ponto, o elástico se dobra, deforma ou quebra.
Desta forma, o ensaio de tração avalia a elasticidade de diferentes materiais. Este tipo de identificação categoriza principalmente um comportamento elástico ou plástico. Conseqüentemente, os materiais são elásticos quando se deformam o suficiente para voltar ao estado inicial. No entanto, o comportamento plástico de um material mostra uma deformação irreversível.
Se os materiais experimentam uma grande quantidade de força, ocorre um ponto de ruptura de resistência final. Materiais diferentes exibem um valor de módulo de Young maior ou menor. Com o teste de tração experimental, materiais como o náilon revelam um módulo de Young mais alto em 48 MegaPascal (MPa), indicando um excelente material para a criação de elementos fortes. Alumida, náilon com enchimento de vidro e mida de carbono também demonstram um alto valor de módulo de Young de 70 MPa, tornando-os úteis para componentes ainda mais resistentes. A tecnologia médica moderna usa esses materiais e testes de tração para desenvolver implantes seguros.