O que é o módulo em massa?
Os materiais geralmente podem ser compactados quando submetidos a pressões externas aplicadas sobre suas superfícies. A redução no volume de um material sob uma determinada pressão varia amplamente de material para material. Os gases são geralmente mais facilmente comprimidos sob pressão, enquanto os sólidos podem ser comprimidos relativamente pouco e com grande dificuldade. O módulo em massa é uma propriedade material que indica o grau de resistência de um material à compressão. Também pode ser referido por vários outros termos, como o módulo de elasticidade em massa, o módulo de compressão e outros.
Uma maneira de pensar nisso é como recíproco da compressibilidade. O módulo de alto granel para um material indica uma resistência relativamente alta à compressão, o que significa que é difícil comprimir. Um valor baixo indica relativamente pouca resistência à compressão, o que significa que o material é relativamente facilmente comprimido. Por exemplo, o módulo de aço em massa é várias ordens de magnitude maiores que as do ar, quepode ser comprimido de forma relativamente facilmente com um compressor de ar. Os valores
do módulo em massa de um material variam dependendo de fatores como a temperatura desse material ou a quantidade de ar misturada nele. À medida que um material aquece, seu volume geralmente se expande, resultando em uma estrutura física mais aberta que é mais fácil de comprimir. O ar preso em um material também afeta a estrutura física de um material, afetando assim seu módulo em massa.
Alguns fluidos, como água ou líquido hidráulico, às vezes são referidos casualmente como fluidos incompressíveis. Isso não é estritamente preciso, mas como suas compressibilidades são relativamente baixas, o módulo em massa pode ser ignorado em alguns cálculos de engenharia. Sob certas circunstâncias, no entanto, como em algumas situações de alta pressão, deve ser levado em consideração para garantir o design e a função adequados do sistema.
Por exemplo, o desempenho do equipamento hidráulico sob pressão muito alta pode ser degradado se o módulo em massa do líquido hidráulico não for levado em consideração no design do sistema. Isso ocorre porque alguma energia é gasta na compactação do líquido hidráulico, em vez de ir diretamente para o trabalho que o equipamento executa. O fluido no sistema deve ser comprimido a ponto de resistir à compressão adicional antes que o equipamento e a carga sejam atuados. O desvio de energia da tarefa principal pode afetar a posição do equipamento, a energia que ele tem disponível para a função pretendida, o tempo de resposta e assim por diante.
O módulo em massa é menos uma característica de interesse em relação aos sólidos, pois normalmente são extremamente difíceis de comprimir, mas é relevante em algumas circunstâncias. A velocidade na qual o som viaja por um sólido depende em parte do módulo a granel do material. A quantidade de energia que pode ser armazenada em um sólido também está relacionada a essa propriedade, por isso é relevante parao estudo de terremotos e ondas sísmicas.
Como uma função matemática, esta propriedade do material é expressa como a razão entre a pressão aplicada e a alteração no volume da substância por unidade de volume. Isso produz um valor expresso nas mesmas unidades usadas para expressar pressão porque as unidades de volume cancelam. Na forma gráfica, é a inclinação da curva formada, plotando as pressões aplicadas a um material versus os volumes específicos correspondentes do material nessas pressões.