Hva er skjærmodul i vitenskap?
Skjærmodul, som også ofte blir referert til som modulen for stivhet eller torsjonsmodul, er et mål på den stive eller stive naturen til forskjellige typer faste materialer. Det er avledet fra materialets forhold mellom skjærspenningsverdien og skjærstammen. Skjærspenning er en verdi av hvor mye kraft som blir brukt på et kvadratisk område av et materiale, vanligvis målt i trykkverdier av Pascals. Stamme er mengden som materialet har deformert under stress delt på dens opprinnelige lengde. Skjærmodulverdien er alltid et positivt tall og uttrykkes som en mengde kraft per enhetsareal, som generelt er registrert som metriske gigapascals (GPA) fordi verdiene er mer praktiske enn engelske ekvivalenter.
Siden Gigapascals tilsvarer milliarder av Pascals of Force per enhetsområde, kan skjærmodulnummer noen ganger se villedende små ut. Et eksempel på hvor store skjærmodulverdier kan demonstreres når de blir konvertert til engelske verdier på pund per kvadrat tomme (LB/i 2 ). Diamant anslås å ha en modul av stivhet på 478 GPa (69.328.039 pund/i 2 ), ren aluminium en av 26 GPa (3,770,981 lb/i 2 og gummiområder fra 0,0002 til 0,00 lb/i 2 ). For å gjøre disse enhetene mer praktiske med engelske tall, er praksisen å uttrykke dem i kips per kvadrat tomme, der en kip er lik en vekt på 1000 pund.
Jo vanskeligere et stoff er, desto høyere er skjærmodulverdien, avhengig av omgivelsestemperatur når verdien måles. Når skjærmodulverdien stiger, indikerer dette at det kreves en mye større mengde kraft eller stress for å sil eller deformere den langs styrets retning. Stammeverdier har imidlertid en tendens til å være ganske små, i beregningene, fordi stamme bare er et mål på deformasjon av et solid materiale før det går i stykker eller brudd. Mest solidS som metaller vil bare strekke seg en liten mengde før de bryter sammen.
Unntaket fra denne begrensningen på små belastningsverdier er elastiske materialer som gummi, noe som kan strekke seg mye før du nedbryter. Disse materialene måles ofte i stedet ved bruk av skjærmodulen til elastisitet, som også er et forhold mellom stress kontra belastning. Verdier for elastisitetens modul på materialer er basert på hvor mye et materiale som kan strekkes før det gjennomgår permanent deformasjon.
elastisitetsmodulen er ofte den samme målingen som Youngs modul, som spesifikt er et mål på lineært stress på en fast stoff definert som langsgående belastning til langsgående stress. En annen nært beslektet verdi i denne målingsserien er bulkmodul, som tar Youngs modul og bruker den på alle tre dimensjoner i rommet. Bulkmodul måler elastisiteten til et fast stoff når trykk for å deformere den blir universelt brukt fra alle sider, og er det motsatte av det som skjer når enmateriale er komprimert. Det er en verdi av volumetrisk stress delt på volumetrisk belastning, og kan visualiseres i ett eksempel som hva som ville skje med et jevnt fast stoff under internt trykk når det plasseres i et vakuum, noe som vil føre til at det utvides i alle retninger.