Zawartość
Kiedy myślisz o wytrzymałych materiałach, które utrzymują most lub budynek, możesz nie myśleć o elastyczności. Pomagając określić elastyczność materiałów, moduł Younga określa naprężenie i odkształcenie. Ta mechaniczna cecha elastyczności przewiduje, jak wytrzymały materiał odkształci się pod wpływem określonej siły. Ponieważ istnieje bezpośredni proporcjonalny związek między naprężeniem a odkształceniem, wykres przedstawia stosunek naprężenia rozciągającego i odkształcenia.
Obliczenia modułu Younga dotyczą elastyczności
Obliczenia na podstawie modułu Younga zależą od przyłożonej siły, rodzaju materiału i powierzchni materiału. Naprężenie ośrodka odnosi się do stosunku przyłożonej siły w stosunku do pola przekroju. Ponadto odkształcenie uwzględnia zmianę długości materiału w stosunku do jego pierwotnej długości.
Najpierw zmierz początkową długość substancji. Za pomocą mikrometru określasz pole przekroju materiału. Następnie za pomocą tego samego mikrometru zmierz różne średnice substancji. Następnie użyj różnych mas szczelinowych, aby określić przyłożoną siłę.
Ponieważ komponenty rozciągają się na różnych długościach, użyj skali noniusza, aby określić długość. Na koniec wykreśl różne miary długości w odniesieniu do przyłożonych sił. Równanie modułu Younga to E = naprężenie rozciągające / odkształcenie rozciągające = (FL) / (A * zmiana w L), gdzie F to przyłożona siła, L to długość początkowa, A to pole kwadratowe, a E to moduł Younga w paskalach (Rocznie). Za pomocą wykresu możesz określić, czy materiał wykazuje elastyczność.
Odpowiednie aplikacje dla modułu Younga
Testy na rozciąganie pomagają zidentyfikować sztywność materiałów za pomocą obliczeń modułu Younga. Rozważ gumkę. Podczas rozciągania gumki przykładasz siłę, aby ją rozciągnąć. W pewnym momencie taśma gumowa wygina się, odkształca lub pęka.
W ten sposób próba rozciągania ocenia elastyczność różnych materiałów. Ten rodzaj identyfikacji kategoryzuje głównie zachowanie sprężyste lub plastyczne. W związku z tym materiały są elastyczne, kiedy odkształcają się na tyle, aby powrócić do stanu początkowego. Jednak zachowanie plastyczne materiału wykazuje nieodwracalne odkształcenie.
Jeśli materiały doświadczają dużej siły, następuje punkt zerwania siły ostatecznej. Różne materiały wykazują wyższą lub niższą wartość modułu Younga. Dzięki eksperymentalnym testom na rozciąganie materiały takie jak nylon wykazują wyższy moduł Younga przy 48 MegaPascal (MPa), co wskazuje na doskonały materiał do tworzenia mocnych elementów. Alumid, wypełniony szkłem nylon i węglik również wykazują wysoką wartość modułu Younga wynoszącą 70 MPa, co czyni je przydatnymi w jeszcze bardziej wytrzymałych komponentach. Nowoczesna technologia medyczna wykorzystuje te materiały i testy rozciągania do opracowania bezpiecznych implantów.