Bir köprüyü veya binayı ayakta tutan sağlam malzemeleri düşündüğünüzde, esnekliği düşünmeyebilirsiniz. Malzemelerin esnekliğini belirlemeye yardımcı olan Young modülü, stres ve gerinmeyi belirler. Esnekliğin bu mekanik özelliği, sağlam bir malzemenin belirli bir kuvvet altında nasıl deforme olacağını tahmin eder. Gerilme ve gerinim arasında doğru orantılı bir ilişki olduğundan, bir grafik çekme gerilimi ile gerinim arasındaki oranı temsil eder.
Young Modülü Hesapları Elastikiyetle İlişkilidir
Young modülünden yapılan hesaplamalar, uygulanan kuvvete, malzemenin tipine ve malzemenin alanına bağlıdır. Ortamın gerilimi, uygulanan kuvvetin kesit alanına göre oranı ile ilgilidir. Ayrıca, gerinim, bir malzemenin orijinal uzunluğuna göre uzunluğundaki değişikliği dikkate alır.
İlk olarak, maddenin ilk uzunluğunu ölçersiniz. Bir mikrometre kullanarak malzemenin kesit alanını belirlersiniz. Daha sonra aynı mikrometre ile maddenin farklı çaplarını ölçün. Ardından, uygulanan kuvveti belirlemek için çeşitli oluklu kütleler kullanın.
Bileşenler çeşitli uzunluklarda uzadıkça, uzunluğu belirlemek için bir Vernier ölçeği kullanın. Son olarak, uygulanan kuvvetlere göre farklı uzunluk ölçülerini çizin. Young modülü denklemi E = çekme gerilimi/çekme gerinimi = (FL) / (A * L'deki değişim), burada F uygulanan kuvvet, L başlangıç uzunluğu, A kare alandır ve E Pascal cinsinden Young modülüdür (Pa). Bir grafiği kullanarak bir malzemenin esneklik gösterip göstermediğini belirleyebilirsiniz.
Young Modülü için İlgili Uygulamalar
Çekme testi, Young modülü hesaplamalarını kullanarak malzemelerin sertliğini belirlemeye yardımcı olur. Bir lastik bant düşünün. Bir lastik bandı gererken, uzatmak için bir kuvvet uygularsınız. Bir noktada, lastik bant bükülür, deforme olur veya kırılır.
Bu şekilde çekme testi, farklı malzemelerin esnekliğini değerlendirir. Bu tür bir tanımlama esas olarak elastik veya plastik bir davranışı kategorize eder. Bu nedenle, malzemeler ilk durumuna geri dönecek kadar deforme olduklarında elastiktir. Bununla birlikte, bir malzemenin plastik davranışı, geri dönüşü olmayan bir deformasyon gösterir.
Malzemeler büyük miktarda kuvvete maruz kalırsa, nihai mukavemet kırılma noktası meydana gelir. Farklı malzemeler, daha yüksek veya daha düşük bir Young modül değeri gösterir. Deneysel çekme testi ile naylon gibi malzemeler, güçlü elementler oluşturmak için mükemmel bir malzeme olduğunu gösteren 48 MegaPascal'da (MPa) daha yüksek bir Young modülünü ortaya çıkarır. Alümid, cam dolgulu naylon ve karbonmit ayrıca 70 MPa'lık yüksek bir Young modül değeri sergiler ve bu onları daha da sağlam bileşenler için kullanışlı hale getirir. Modern tıp teknolojisi, güvenli implantlar geliştirmek için bu malzemeleri ve çekme testlerini kullanır.