Когда вы думаете о прочных материалах, поддерживающих мост или здание, вы можете не думать об эластичности. Помогая определить эластичность материалов, модуль Юнга определяет напряжение и деформацию. Эта механическая характеристика эластичности предсказывает, как прочный материал будет деформироваться под действием определенной силы. Поскольку существует прямо пропорциональная зависимость между напряжением и деформацией, график представляет собой соотношение между растягивающим напряжением и деформацией.
Расчеты модуля Юнга связаны с упругостью
Расчет модуля Юнга зависит от приложенной силы, типа материала и площади материала. Напряжение среды связано с отношением приложенной силы к площади поперечного сечения. Кроме того, деформация учитывает изменение длины материала по сравнению с его исходной длиной.
Сначала вы измеряете начальную длину вещества. Используя микрометр, вы определяете площадь поперечного сечения материала. Затем тем же микрометром измерьте разные диаметры вещества. Затем используйте различные массы с прорезями для определения приложенной силы.
Поскольку компоненты выступают на разную длину, используйте шкалу Вернье для определения длины. Наконец, нанесите на график различные меры длины по отношению к приложенным силам. Уравнение модуля Юнга: E = растягивающее напряжение / растягивающая деформация = (FL) / (A * изменение L), где F - приложенная сила, L - начальная длина, A - площадь квадрата, E - модуль Юнга в паскалях. (Па). Используя график, вы можете определить, демонстрирует ли материал эластичность.
Соответствующие приложения модуля Юнга
Испытания на растяжение помогают определить жесткость материалов с помощью расчетов модуля Юнга. Рассмотрим резинку. Когда вы растягиваете резиновую ленту, вы прилагаете силу, чтобы растянуть ее. В какой-то момент резинка гнется, деформируется или рвется.
Таким образом, испытание на растяжение позволяет оценить эластичность различных материалов. Этот тип идентификации в основном классифицирует эластичное или пластичное поведение. Следовательно, материалы являются эластичными, когда они деформируются достаточно, чтобы вернуться в исходное состояние. Однако пластическое поведение материала показывает необратимую деформацию.
Если материалы подвергаются значительному воздействию силы, возникает точка разрыва предельной прочности. У разных материалов значение модуля Юнга выше или ниже. При экспериментальных испытаниях на растяжение такие материалы, как нейлон, показывают более высокий модуль Юнга при 48 мегапаскаль (МПа), что указывает на превосходный материал для создания прочных элементов. Алюмид, нейлон со стекловолокном и карбамид также демонстрируют высокое значение модуля Юнга 70 МПа, что делает их полезными для еще более прочных компонентов. Современные медицинские технологии используют эти материалы и испытания на растяжение для разработки безопасных имплантатов.