ヤング率とは

ヤング率は、鋼などの材料を圧縮するのがどれだけ難しいかを示す尺度です。 圧力を測定し、通常はパスカル（Pa）で計算されます。 物理学者が最も一般的に使用するのは、材料の歪み、つまり、材料が圧迫や伸張などの圧力にどのように反応するかを測定することです。

原子間力または物質を一緒に保持する力は、ヤング率の理解と強く関連しています。 固体内の原子は、互いに反発力または負の力、および引力力または正の力の両方を発揮します。 原子が作り出す力は、原子が完全に分離されている場合にのみバランスを実現します。 たとえば、原子が互いに近づきすぎたり、離れすぎたりすると、原子のバランスが崩れます。 バランスが取れなくなったら、彼らに適用されるアクションに反対します。

硬い原子間力が強いほど、ヤング率の値は大きくなり、材料は作用に対抗します。 たとえば、原子間力が硬い場合、ヤング率は大きくなり、材料を絞ると材料はあまり収縮しません。

鋼鉄の物理学を研究するとき、科学者は最初に鋼鉄が主に鉄原子で構成されていることを覚えておく必要があります。 したがって、鋼のヤング率は鉄のヤング率とほぼ同じです。 鉄のヤング率は195,000,000,000 Paまたは195ギガパスカル（GPa）であるため、非常に大きく、圧縮するのは非常に難しいと考えられています。

スチールは非常に圧縮しにくいことを理解することは、日常生活において重要です。 たとえば、建物を構築するために使用でき、圧縮されないため、建物の構造の完全性が損なわれます。 幅、高さ、深さがわずか1メートル（3.28フィート）の鉄の立方体は、耐えられる圧力のために、1つのスクールバスの重量を支えながら約1ミクロンしか圧縮しません。 これに対して、同じ寸法で構成され、鉛でできている立方体は、ヤング率の値が低くなります。 鉛の立方体は、スチールの立方体よりも14倍圧縮されます。

ヤング率は、張力を計算する際にも使用できます。この場合、原子は互いに圧迫される代わりに引き離されます。 これらの場合、原子は圧縮されるのではなく引き伸ばされるため、歪みは負です。 理解すべき主な概念は、どちらの場合でも、測定されている原子間の力の剛性が、原子が圧縮されているか引き伸ばされているかということです。 したがって、ヤング率に対して計算される圧力は、どちらの種類の測定でも変化しません。