¿Cuál es el módulo de Young?

El módulo de Young es una medida de lo difícil que es comprimir un material, como el acero. Mide la presión y generalmente se calcula en términos de pascales (Pa). Los físicos lo usan más comúnmente para determinar la tensión, una medida de cómo un material responde a una presión, como ser apretado o estirado.

Las fuerzas interatómicas o las fuerzas que mantienen unido un material están fuertemente asociadas con la comprensión del módulo de Young. Los átomos en un sólido ejercen fuerzas repulsivas o negativas y atractivas o positivas entre sí. Las fuerzas que crean los átomos solo logran un equilibrio cuando están perfectamente separadas. Por ejemplo, si los átomos se juntan demasiado o si se separan demasiado, los átomos ya no estarán en perfecto equilibrio. Una vez que ya no estén en equilibrio, se opondrán a la acción que se les aplica.

Cuanto más rígidas sean las fuerzas interatómicas, mayor será el valor del módulo de Young y más se opondrá el material a la acción. Por ejemplo, si las fuerzas interatómicas son rígidas, entonces el módulo de Young será grande y el material no se encogerá tanto cuando se exprima.

Al estudiar la física del acero, un científico debe recordar primero que el acero está compuesto principalmente de átomos de hierro. En consecuencia, el módulo de acero de Young es aproximadamente el mismo que el módulo de hierro de Young. Dado que el módulo de hierro de Young es 195,000,000,000 Pa o 195 gigapascales (GPa), se considera muy grande y muy difícil de comprimir.

Comprender que el acero es extremadamente difícil de comprimir es importante en la vida cotidiana. Por ejemplo, puede usarse para construir edificios y no comprimirse, arruinando la integridad de la estructura del edificio. Un cubo de acero que tiene solo 1 metro (3.28 pies) de ancho, altura y profundidad, solo comprimiría aproximadamente una micra mientras soporta el peso de un autobús escolar, debido a la cantidad de presión que puede soportar. En comparación, un cubo que se compone de las mismas dimensiones y está hecho de plomo tiene un valor más bajo para el módulo de Young. El cubo de plomo se comprimiría 14 veces más que el cubo de acero.

El módulo de Young también se puede usar para calcular la tensión, donde los átomos se separan en lugar de comprimirse. En esos casos, la deformación es negativa porque los átomos se estiran en lugar de comprimirse. El concepto principal que debe entenderse es que, en cualquier caso, es la rigidez de las fuerzas entre los átomos que se está midiendo, ya sea que estén comprimidos o estirados. En consecuencia, la presión calculada para el módulo de Young no cambia para ningún tipo de medición.