In de wetenschap, wat is afschuifmodulus?
Afschuifmodulus, die ook vaak de stijfheidsmodulus of torsiemodulus wordt genoemd, is een maat voor de stijve of stijve aard van verschillende soorten vaste materialen. Het is afgeleid van de verhouding van het materiaal tussen zijn schuifspanning en die van schuifspanning. Afschuifspanning is een waarde van hoeveel kracht wordt uitgeoefend op een vierkant gebied van een materiaal, meestal gemeten in drukwaarden van pascal. Rek is de hoeveelheid die het materiaal is vervormd onder spanning gedeeld door de oorspronkelijke lengte. De afschuifmoduluswaarde is altijd een positief getal en wordt uitgedrukt als een hoeveelheid kracht per oppervlakte-eenheid, die over het algemeen wordt geregistreerd als metrische gigapascal (GPa) omdat de waarden praktischer zijn dan Engelse equivalenten.
Aangezien gigapascal miljarden pascal kracht per oppervlakte-eenheid gelijk zijn, kunnen afschuifmodulusaantallen soms bedrieglijk klein lijken. Een voorbeeld van hoe grote afschuifmoduluswaarden kunnen worden aangetoond, wordt aangetoond wanneer deze worden geconverteerd naar Engelse waarden van pond per vierkante inch (lb / in 2 ). Diamond heeft naar schatting een stijfheidsmodulus van 478 GPa (69,328,039 lb / in 2 ), puur aluminium een van 26 GPa (3,770,981 lb / in 2 ) en rubber varieert van 0,0002 tot 0,001 GPa (29 tot 145 lb / in 2 ). Om deze eenheden praktischer te maken met Engelse cijfers, is de praktijk om ze uit te drukken in kips per vierkante inch, waarbij een kip gelijk is aan een gewicht van 1.000 pond.
Hoe harder een stof, hoe hoger de afschuifmoduluswaarde, afhankelijk van de omgevingstemperatuur wanneer de waarde wordt gemeten. Wanneer de afschuifmoduluswaarde stijgt, geeft dit aan dat een veel grotere hoeveelheid kracht of spanning nodig is om deze langs het vlak van de richting van de kracht uit te rekken of te vervormen. De spanningswaarden zelf zijn meestal vrij klein in de berekeningen, omdat spanning slechts een maat is voor vervorming van een vast materiaal voordat het breekt of breekt. De meeste vaste stoffen zoals metalen rekken slechts een kleine hoeveelheid uit voordat ze worden afgebroken.
De uitzondering op deze beperking voor kleine spanningswaarden zijn elastische materialen zoals rubber, die veel kunnen rekken voordat ze worden afgebroken. Deze materialen worden vaak in plaats daarvan gemeten met behulp van de afschuifmodulus van elasticiteit, die ook een verhouding van spanning versus spanning is. Waarden voor de elasticiteitsmodulus op materialen zijn gebaseerd op hoeveel een materiaal kan worden uitgerekt voordat het permanente vervorming ondergaat.
De elasticiteitsmodulus is vaak dezelfde meting als de modulus van Young, die specifiek een maat is voor lineaire spanning op een vaste stof die wordt gedefinieerd als longitudinale spanning tot longitudinale spanning. Een andere nauw verwante waarde in deze serie metingen is bulkmodulus, die de modulus van Young neemt en toepast op alle drie dimensies in de ruimte. Bulkmodulus meet de elasticiteit van een vaste stof wanneer de druk om te vervormen universeel wordt toegepast vanaf alle kanten, en is het tegenovergestelde van wat er gebeurt wanneer een materiaal wordt samengedrukt. Het is een waarde van volumetrische spanning gedeeld door volumetrische spanning en kan in één voorbeeld worden gevisualiseerd als wat er zou gebeuren met een uniforme vaste stof onder interne druk wanneer deze in een vacuüm wordt geplaatst, waardoor deze in alle richtingen zou uitzetten.