Περιεχόμενο
- Υπολογισμοί του Modulus Young σχετίζονται με την ελαστικότητα
- Σχετικές εφαρμογές για το Modulus του Young
Όταν σκέφτεστε για ανθεκτικά υλικά που διατηρούν μια γέφυρα ή ένα κτίριο, ίσως να μην σκεφτείτε την ελαστικότητα. Προς τον προσδιορισμό της ελαστικότητας των υλικών, το μέτρο του Young καθορίζει την καταπόνηση και την καταπόνηση. Αυτό το μηχανικό χαρακτηριστικό της ελαστικότητας προβλέπει πόσο ένα ανθεκτικό υλικό θα παραμορφωθεί κάτω από μια συγκεκριμένη δύναμη. Δεδομένου ότι υπάρχει μια άμεση αναλογική σχέση μεταξύ καταπόνησης και καταπόνησης, ένα γράφημα αντιπροσωπεύει την αναλογία μεταξύ της τάσης εφελκυσμού και της τάσης.
Υπολογισμοί του Modulus Young σχετίζονται με την ελαστικότητα
Οι υπολογισμοί από το συντελεστή Young εξαρτώνται από την εφαρμοζόμενη δύναμη, τον τύπο του υλικού και την περιοχή του υλικού. Η τάση του μέσου σχετίζεται με την αναλογία της εφαρμοζόμενης δύναμης σε σχέση με την περιοχή της εγκάρσιας τομής. Επίσης, το στέλεχος θεωρεί την μεταβολή του μήκους ενός υλικού σε σχέση με το αρχικό του μήκος.
Κατ 'αρχάς, μετράτε το αρχικό μήκος της ουσίας. Χρησιμοποιώντας ένα μικρόμετρο, προσδιορίζετε την περιοχή της εγκάρσιας τομής του υλικού. Στη συνέχεια, με το ίδιο μικρόμετρο, μετρήστε τις διαφορετικές διαμέτρους της ουσίας. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε διάφορες μάζες με σχισμές για να καθορίσετε την εφαρμοζόμενη δύναμη.
Καθώς τα εξαρτήματα εκτείνονται σε διάφορα μήκη, χρησιμοποιήστε μια κλίμακα Vernier για να καθορίσετε το μήκος. Τέλος, σχεδιάστε τα μέτρα διαφορετικού μήκους σε σχέση με τις εφαρμοζόμενες δυνάμεις. Η εξίσωση του συντελεστή Young είναι E = τάση εφελκυσμού / τάση εφελκυσμού = (FL) / (Α * αλλαγή σε L), όπου F είναι η εφαρμοζόμενη δύναμη, L είναι το αρχικό μήκος, Α είναι η τετραγωνική περιοχή και Ε είναι το συντελεστή Young σε Pascals (Ρα). Χρησιμοποιώντας ένα γράφημα, μπορείτε να προσδιορίσετε αν ένα υλικό παρουσιάζει ελαστικότητα.
Σχετικές εφαρμογές για το Modulus του Young
Ο έλεγχος εφελκυσμού συμβάλλει στον εντοπισμό της ακαμψίας των υλικών χρησιμοποιώντας τους υπολογισμούς του συντελεστή Young. Εξετάστε μια ελαστική ταινία. Καθώς τεντώνετε μια λαστιχένια ζώνη, εφαρμόζετε μια δύναμη για να την επεκτείνετε. Σε κάποιο σημείο, η λαστιχένια λωρίδα κάμπτεται, παραμορφώνεται ή σπάει.
Με αυτό τον τρόπο, η δοκιμή εφελκυσμού αξιολογεί την ελαστικότητα διαφορετικών υλικών. Αυτός ο τύπος ταυτοποίησης κατηγοριοποιεί κυρίως μια ελαστική ή πλαστική συμπεριφορά. Ως εκ τούτου, τα υλικά είναι ελαστικά όταν παραμορφώνονται αρκετά ώστε να επιστρέψουν στην αρχική κατάσταση. Ωστόσο, μια πλαστική συμπεριφορά ενός υλικού παρουσιάζει μια μη αναστρέψιμη παραμόρφωση.
Εάν τα υλικά βιώσουν μια μεγάλη δύναμη, εμφανίζεται ένα τελικό σημείο ρήξης αντοχής. Τα διαφορετικά υλικά εμφανίζουν υψηλότερη ή χαμηλότερη τιμή συντελεστή Young. Με την πειραματική δοκιμή εφελκυσμού, υλικά όπως το νάιλον αποκαλύπτουν ένα υψηλότερο συντελεστή Young σε 48 MegaPascal (MPa) που δείχνει ένα εξαιρετικό υλικό για τη δημιουργία ισχυρών στοιχείων. Το αλουμίνιο, το γεμάτο γυαλί νάιλον και το καρμπομίδιο επιδεικνύουν επίσης υψηλή τιμή συντελεστή Young του 70 MPa, καθιστώντας τα χρήσιμα για ακόμα πιο ισχυρά εξαρτήματα. Η σύγχρονη ιατρική τεχνολογία χρησιμοποιεί αυτά τα υλικά και δοκιμές εφελκυσμού για την ανάπτυξη ασφαλών εμφυτευμάτων.