Vad är Youngs modul?

March 28

Youngs modul är ett mått på hur svårt det är att komprimera ett material, såsom stål. Den mäter trycket och är normalt beräknas i termer av pascal (Pa). Det är oftast används av fysiker för att bestämma stam, ett mått på hur ett material, svarar på ett tryck, såsom att pressas eller sträckt.

Interatomära krafter eller de krafter som håller ett material tillsammans är starkt förknippad med en förståelse för denna mätning. Atomerna i en solid utövar både motbjudande, eller negativa, och attraktiva, eller positiva, styrkor på varandra. Krafterna atomerna skapar endast uppnå en balans när de är helt separerade. Till exempel, om atomerna skjuts alltför nära varandra eller om de är separerade för långt ifrån varandra, atomerna kommer inte längre att vara i perfekt balans. När de inte längre i balans, kommer de att motsätta sig åtgärder som tillämpas på dem.

De styvare interatomära krafterna är, desto större Youngs modul värdet kommer att vara, och desto mer materialet kommer att motsätta sig åtgärden. Till exempel, om interatomära krafterna är stela, då denna mätning blir stor, och materialet kommer inte krymper lika mycket när den pressas.

När man studerar fysik av stål, måste en vetenskapsman först komma ihåg att stål består främst av järnatomer. Följaktligen är Youngs modul av stål approximativt samma som Youngs modul av järn. Eftersom Youngs modul av järn är 195 miljarder Pa eller 195 gigapascal (GPA), ansåg det vara mycket stort och mycket svårt att komprimera.

Förstå att stål är oerhört svårt att komprimera är viktigt i vardagen. Till exempel kan den användas för att konstruera byggnader och inte blir komprimerad, förstör integriteten av byggnadskonstruktionen. En kub av stål som bara är 1 meter (3,28 ft) i bredd, höjd och djup, skulle bara komprimera ca en mikron samtidigt stödja vikten av en skolbuss, på grund av den mängd tryck det tål. I jämförelse, en kub som består av samma dimensioner och är tillverkad av bly har ett lägre värde för Youngs modul. Blyet kuben skulle komprimera 14 gånger mer än stålkuben.

Youngs modul kan också användas vid beräkning av spänningar, där atomerna dras isär i stället för ihop med varandra. I dessa fall, är stammen negativt eftersom atomerna sträcks i stället för komprimerad. Den huvudsakliga koncept som bör förstås är att i båda fallen är det att styvheten hos krafterna mellan atomerna som mäts - oavsett om de håller på att komprimeras eller sträcks. Följaktligen behöver trycket beräknas för Youngs modul inte ändra för någon typ av mätning.

  • Youngs modul hjälper ingenjörer bestämmer styrkan av byggmaterial.