Hvad er Youngs modul?

Youngs modul er et mål på, hvor svært det er at komprimere et materiale, såsom stål. Det måler tryk og beregnes typisk med hensyn til pascaler (Pa). Det er oftest brugt af fysikere til at bestemme belastning, en måling af, hvordan et materiale reagerer på et tryk, såsom at blive presset eller strækket.

Interatomiske kræfter eller de kræfter, der holder et materiale sammen, er stærkt forbundet med forståelsen af ​​Youngs modul. Atomerne i et fast stof udøver både frastødende eller negative og attraktive eller positive kræfter på hinanden. De kræfter, atomer skaber, opnår kun en balance, når de er perfekt adskilt. For eksempel, hvis atomerne skubbes for tæt sammen, eller hvis de er adskilt for langt fra hinanden, vil atomerne ikke længere være i perfekt balance. Når de ikke længere er i balance, vil de modsætte sig den handling, der anvendes til dem.

De stivere interatomiske kræfter er, jo større Youngs modulværdi vil være, og jo mere vil materialet modsætte sig handlingen. For eksempel, hvis de interatomiske kræfter er stive, vil Youngs modul være stor, og materialet vil ikke krympe så meget, når det klemmes.

Når man studerer fysik i stål, skal en videnskabsmand først huske, at stål primært består af jernatomer. Følgelig er Youngs stålmodul omtrent den samme som Youngs jernmodul. Da Youngs jernmodul er 195.000.000.000 Pa eller 195 gigapascals (GPa), betragtes det som meget stort og meget vanskeligt at komprimere.

At forstå, at stål er ekstremt svært at komprimere, er vigtigt i hverdagen. For eksempel kan det bruges til at konstruere bygninger og ikke blive komprimeret, hvilket ødelægger bygningskonstruktionens integritet. En terning af stål, der kun er 1 meter (3,28 ft) i bredde, højde og dybde, ville kun komprimere omkring en mikron, mens den understøtter vægten af ​​en skolebus på grund af den mængde tryk, den kan modstå. Til sammenligning har en terning, der består af de samme dimensioner og er lavet af bly, en lavere værdi for Youngs modul. Den ledende terning komprimerer 14 gange mere end stålterningen.

Youngs modul kan også bruges til beregning af spændinger, hvor atomerne trækkes fra hinanden i stedet for at blive klemt sammen. I disse tilfælde er stammen negativ, fordi atomerne strækkes i stedet for komprimeret. Det vigtigste begreb, der skal forstås, er, at det i begge tilfælde er, at kræfternes stivhed mellem de atomer, der måles - hvad enten de komprimeres eller strækkes. Følgelig ændrer det tryk, der er beregnet til Youngs modul, ikke for nogen form for måling.