Wat is de modulus van Young?
De modulus van Young 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 modulus van Young. 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 moduluswaarde van de jonge zal zijn, en hoe meer het materiaalzal zich verzetten tegen de actie. Als de interatomische krachten bijvoorbeeld stijf zijn, zal de modulus van Young groot zijn en zal het materiaal niet zoveel krimpen als het wordt geperst.
Bij het bestuderen van de fysica van staal moet een wetenschapper eerst onthouden dat staal voornamelijk bestaat uit ijzeratomen. Bijgevolg is de staalmodulus van de jongeren ongeveer hetzelfde als de ijzermodulusmodulus. Omdat de ijzermodulus van de jonge 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 dat slechts 1 meter (3,28 ft) breed, hoogte en diepte is, zou slechts ongeveer één micron comprimeren terwijl het gewicht van het gewicht vanEén schoolbus, vanwege de hoeveelheid druk die het kan weerstaan. Ter vergelijking: een kubus die bestaat uit dezelfde dimensies en van lood heeft een lagere waarde voor de modulus van Young. De loodkubus zou 14 keer meer comprimeren dan de stalen kubus.
De modulus van Young 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 - of ze worden gecomprimeerd of uitgerekt. Bijgevolg verandert de druk berekend voor de modulus van Young niet voor beide soorten metingen.