Quando pensi a materiali robusti che sostengono un ponte o un edificio, potresti non pensare all'elasticità. Aiutando a determinare l'elasticità dei materiali, il modulo di Young determina lo stress e la tensione. Questa caratteristica meccanica dell'elasticità prevede come un materiale robusto si deformi sotto una forza specifica. Poiché esiste una relazione direttamente proporzionale tra sollecitazione e deformazione, un grafico rappresenta il rapporto tra sollecitazione di trazione e deformazione.
Calcoli del modulo di Young relativi all'elasticità
I calcoli dal modulo di Young dipendono dalla forza applicata, il tipo di materiale e l'area del materiale. Lo stress del mezzo si riferisce al rapporto della forza applicata rispetto all'area della sezione trasversale. Inoltre, il ceppo considera la variazione di lunghezza di un materiale rispetto alla sua lunghezza originale.
Innanzitutto, si misura la lunghezza iniziale della sostanza. Usando un micrometro, identifichi l'area della sezione trasversale del materiale. Quindi, con lo stesso micrometro, misurare i diversi diametri della sostanza. Quindi, utilizzare varie masse scanalate per determinare la forza applicata.
Poiché i componenti si estendono a varie lunghezze, utilizzare una scala Vernier per determinare la lunghezza. Infine, tracciare le diverse misure di lunghezza rispetto alle forze applicate. L'equazione del modulo di Young è E \u003d sforzo di trazione /sforzo di trazione \u003d (FL) /(A * variazione in L), dove F è la forza applicata, L è la lunghezza iniziale, A è l'area quadrata ed E è il modulo di Young in Pascal (Papà). Utilizzando un grafico, puoi determinare se un materiale mostra elasticità.
Applicazioni rilevanti per il modulo di Young
I test di trazione aiutano a identificare la rigidità dei materiali utilizzando i calcoli del modulo di Young. Prendi in considerazione un elastico. Mentre allunghi un elastico, applichi una forza per estenderlo. Ad un certo punto, l'elastico si piega, si deforma o si rompe.
In questo modo, le prove di trazione valutano l'elasticità di diversi materiali. Questo tipo di identificazione classifica principalmente un comportamento elastico o plastico. Quindi, i materiali sono elastici quando si deformano abbastanza per tornare allo stato iniziale. Tuttavia, un comportamento plastico di un materiale mostra una deformazione non reversibile.
Se i materiali subiscono una grande quantità di forza, si verifica un punto di rottura della resistenza massima. Materiali diversi mostrano un valore del modulo di Young più alto o più basso. Con i test di trazione sperimentali, materiali come il nylon rivelano un modulo Young più alto a 48 MegaPascal (MPa) che indica un materiale eccellente per la creazione di elementi forti. Alumide, nylon caricato a vetro e carbonmide dimostrano anche un alto valore del modulo di Young di 70 MPa che li rende utili per componenti ancora più robusti. La moderna tecnologia medica utilizza questi materiali e prove di trazione per sviluppare impianti sicuri.
