Če potisnete konce gumijaste palice drug proti drugemu, uporabljate astiskanjesila in lahko palico skrajša za nekaj. Če odmaknete konce drug od drugega, se pokliče silanapetost,in palico lahko raztegnete po dolžini. Če en konec povlečete proti sebi, drugi pa stran od sebe, s tem, kar se imenuje astrižnesila, palica se razteza diagonalno.
Modul elastičnosti (E) je merilo togosti materiala pod stiskanjem ali napetostjo, čeprav obstaja tudi enakovreden strižni modul. Je lastnost materiala in ni odvisna od oblike ali velikosti predmeta.
Majhen kos gume ima enak modul elastičnosti kot velik kos gume.Elastični modul, znan tudi kot Youngov modul, poimenovan po britanskem znanstveniku Thomasu Youngu, povezuje silo stiskanja ali raztezanja predmeta s posledično spremembo dolžine.
Kaj so stres in napetost?
Stres (σ) je kompresija ali napetost na enoto površine in je opredeljena kot:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Tu je F sila, A pa površina preseka, kjer deluje sila. V metričnem sistemu je stres običajno izražen v enotah paskalov (Pa), njutnov na kvadratni meter (N / m
2) ali newtonov na kvadratni milimeter (N / mm2).Ko je predmet obremenjen, se imenuje sprememba oblikeobremenitev.Kot odziv na stiskanje ali napetostnormalni sev (ε) je podan z deležem:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
V tem primeru je ΔLje sprememba dolžine inLje prvotna dolžina. Običajni sev ali preprostoobremenitev, je brez dimenzije.
Razlika med elastično in plastično deformacijo
Dokler deformacija ni prevelika, se lahko material, kot je guma, raztegne, nato pa se po odstranitvi sile vrne v prvotno obliko in velikost; guma je doživelaelastičnadeformacija, kar je reverzibilna sprememba oblike. Večina materialov lahko vzdrži določeno količino elastične deformacije, čeprav je v trdi kovini, kot je jeklo, lahko majhna.
Če je obremenitev prevelika, bo material izpostavljenplastikadeformacije in trajno spremenijo obliko. Stres se lahko celo poveča do točke, ko se material zlomi, na primer, ko vlečete gumico, dokler ne zaskoči na dvoje.
Uporaba formule modula elastičnosti
Modul enačbe elastičnosti se uporablja le pod pogoji elastične deformacije zaradi stiskanja ali napetosti. Modul elastičnosti je preprosto napetost, deljena z napetostjo:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
z enotami paskalov (Pa), njutnov na kvadratni meter (N / m2) ali newtonov na kvadratni milimeter (N / mm2). Za večino materialov je modul elastičnosti tako velik, da je običajno izražen kot megapaskali (MPa) ali gigapaskali (GPa).
Za preizkušanje trdnosti materialov instrument potegne konce vzorca z vedno večjo silo in izmeri nastalo spremembo dolžine, včasih, dokler se vzorec ne zlomi. Območje preseka vzorca mora biti določeno in znano, kar omogoča izračun napetosti iz uporabljene sile. Podatke iz preskusa na blagem jeklu, na primer, lahko narišemo kot krivuljo napetost-deformacija, ki jo nato lahko uporabimo za določitev modula elastičnosti jekla.
Elastični modul iz krivulje napetosti in deformacije
Elastična deformacija se pojavi pri majhnih deformacijah in je sorazmerna napetosti. Na krivulji napetost-deformacija je to vedenje vidno kot ravno premico za seve, manjše od približno 1 odstotka. Torej je 1 odstotek meja elastičnosti ali meja reverzibilne deformacije.
Za določitev modula elastičnosti jekla, na primer, najprej določite območje elastičnosti deformacija na krivulji napetost-deformacija, ki jo zdaj vidite, velja za deformacije manj kot približno 1 odstotek, aliε= 0.01. Ustrezni stres na tej točki jeσ= 250 N / mm2. Zato je z uporabo formule modula elastičnosti modul elastičnosti jekla
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0.01} = 25.000 \ besedilo {N / mm} ^ 2