Wat is Youngs Modulus?

Youngs Modulus is een maat voor hoe moeilijk het is om een materiaal te comprimeren, zoals staal.Het meet druk en wordt meestal berekend in termen van Pascals (PA).Het wordt meestal door natuurkundigen gebruikt om de spanning te bepalen, een meting van hoe een materiaal reageert, zoals een druk, zoals worden geperst of uitgerekt.

Interatomische krachten of de krachten die een materiaal bij elkaar houden, worden sterk geassocieerd met een begrip van de jonge modulus.De atomen in een vaste stof oefenen zowel afstotend of negatief en aantrekkelijk, of positief uit, krachten op elkaar.De krachten die de atomen creëren, bereiken alleen een evenwicht wanneer ze perfect gescheiden zijn.Als de atomen bijvoorbeeld te dicht bij elkaar worden geduwd of als ze te ver uit elkaar worden gescheiden, zijn de atomen niet langer in perfecte balans.Zodra ze niet langer in balans zijn, zullen ze zich verzetten tegen de actie die op hen wordt toegepast.

De stijvere interatomische krachten zijn, hoe groter de Youngs -moduluswaarde zal zijn en hoe meer het materiaal zich zal verzetten tegen de actie.Als de interatomische krachten bijvoorbeeld stijf zijn, dan zal de jongemodulus groot zijn en het materiaal zal niet zo veel krimpen als het wordt geperst.

Bij het bestuderen van de fysica van staal moet een wetenschapper eerst onthouden dat staal voornamelijk wordt opgemaaktvan ijzeratomen.Bijgevolg is de Youngs -modulus van staal ongeveer hetzelfde als de Youngs -modulus van ijzer.Omdat de Youngs -modulus van ijzer 195.000.000.000 PA of 195 Gigapascals (GPA) is, beschouwt het als zeer groot en zeer moeilijk te comprimeren.

Begrijpen dat staal extreem moeilijk te comprimeren is, is belangrijk in het dagelijks leven.Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om gebouwen te construeren en niet te worden gecomprimeerd, waardoor de integriteit van de bouwstructuur wordt verpest.Een kubus van staal met slechts 1 meter (3,28 ft) breed, hoogte en diepte, zou slechts ongeveer één micron comprimeren terwijl het gewicht van één schoolbus ondersteunt, vanwege de hoeveelheid druk die het kan weerstaan.Ter vergelijking: een kubus die uit dezelfde dimensies bestaat en van lood is, heeft een lagere waarde voor Youngs Modulus.De loodkubus zou 14 keer meer comprimeren dan de stalen kubus.

Youngs Modulus kan ook worden gebruikt bij de computerspanning, waarbij de atomen uit elkaar worden getrokken in plaats van aan elkaar geperst.In die gevallen is de spanning negatief omdat de atomen worden uitgerekt in plaats van gecomprimeerd.Het belangrijkste concept dat moet worden begrepen, is dat het in beide gevallen is dat de stijfheid van de krachten tussen de atomen die worden gemeten mdash;of ze worden gecomprimeerd of uitgerekt.Bijgevolg verandert de druk berekend voor Youngs Modulus niet voor beide soorten metingen.