Indhold
Når du tænker på robuste materialer, der opretholder en bro eller bygning, tænker du måske ikke på elasticitet. Youngs modul bestemmer stress og belastning, når det hjælper med at bestemme materialers elasticitet. Dette mekaniske træk ved elasticitet forudsiger, hvordan et robust materiale vil deformeres under en bestemt kraft. Da der er et direkte proportionalt forhold mellem spænding og belastning, repræsenterer en graf forholdet mellem trækspænding og belastning.
Youngs modulberegninger vedrører elasticitet
Beregningerne fra Youngs modul afhænger af den anvendte kraft, materialetypen og materialets område. Mediets spænding angår forholdet mellem den påførte kraft i forhold til tværsnitsarealet. Stammen overvejer også ændringen i længden af et materiale med hensyn til dets oprindelige længde.
Først måler du stoffets oprindelige længde. Ved hjælp af et mikrometer identificerer du materialets tværsnitsareal. Derefter måles stoffets forskellige diametre med det samme mikrometer. Brug derefter forskellige slidsede masser til at bestemme den anvendte kraft.
Når komponenterne strækker sig i forskellige længder, skal du bruge en Vernier-skala til at bestemme længden. Til sidst, plot de forskellige længdemålinger med hensyn til de kræfter, der anvendes. Youngs modulligning er E = trækspænding / trækstamme = (FL) / (A * ændring i L), hvor F er den anvendte kraft, L er den indledende længde, A er det firkantede område, og E er Youngs modul i Pascals (Pa). Ved hjælp af en graf kan du bestemme, om et materiale viser elasticitet.
Relevante applikationer til Youngs modul
Trækprøvning hjælper med at identificere materialernes stivhed ved hjælp af Youngs modulberegninger. Overvej et gummibånd. Når du strækker et gummibånd, anvender du en kraft for at forlænge det. På et tidspunkt bøjes, deformeres eller brydes gummibåndet.
På denne måde evaluerer trækprøvning elasticiteten af forskellige materialer. Denne type identifikation kategoriserer hovedsageligt en elastisk eller plastisk opførsel. Derfor er materialerne elastiske, når de deformeres nok til at gå tilbage til den oprindelige tilstand. Imidlertid viser en plastisk opførsel af et materiale en ikke-reversibel deformation.
Hvis materialer oplever en stor mængde kraft, opstår et ultimativt styrkebrudspunkt. Forskellige materialer viser en højere eller lavere Youngs modulværdi. Med eksperimentel trækprøvning afslører materialer som nylon en højere Youngs modul ved 48 MegaPascal (MPa), hvilket indikerer et fremragende materiale til at skabe stærke elementer. Aluminium, glasfyldt nylon og carbonmid demonstrerer også en høj Youngs modulværdi på 70 MPa, hvilket gør dem nyttige til endnu mere robuste komponenter. Moderne medicinsk teknologi bruger disse materialer og trækprøvning til at udvikle sikre implantater.