O que é o módulo de Young?
O módulo de Young é uma medida de quão difícil é comprimir um material, como aço. Ele mede pressão e é normalmente calculado em termos de Pascal (PA). É mais comumente usado pelos físicos para determinar a tensão, uma medição de como um material, responde a uma pressão, como ser espremido ou esticado.
Forças interatômicas ou as forças que mantêm um material juntas estão fortemente associadas ao entendimento do módulo de Young. Os átomos em um sólido exercem, tanto repulsivos, ou negativos quanto atraentes ou positivos, forçam um ao outro. As forças que os átomos criam apenas alcançam um equilíbrio quando estão perfeitamente separados. Por exemplo, se os átomos forem empurrados muito próximos ou se estiverem separados muito distantes, os átomos não estarão mais em perfeita equilíbrio. Uma vez que não estiverem mais em equilíbrio, eles se opõem à ação que lhes foi aplicada.
As forças interatômicas mais rígidas são, quanto maior o valor do módulo de Young e quanto mais o materialvai se opor à ação. Por exemplo, se as forças interatômicas forem rígidas, o módulo de Young será grande e o material não encolherá tanto quando for espremido.
Ao estudar a física do aço, um cientista deve primeiro lembrar que o aço é composto principalmente de átomos de ferro. Consequentemente, o módulo de aço de Young é aproximadamente o mesmo que o módulo de ferro dos jovens. Como o módulo de ferro do Young é de 195.000.000.000 de PA ou 195 gigapascals (GPA), ele considerou muito grande e muito difícil de comprimir.
Entender que o aço é extremamente difícil de comprimir é importante na vida cotidiana. Por exemplo, ele pode ser usado para construir edifícios e não ficar comprimido, arruinando a integridade da estrutura do edifício. Um cubo de aço que tem apenas 1 metro (3,28 pés) de largura, altura e profundidade, apenas comprimia cerca de um mícron enquanto apoiava o peso deUm ônibus escolar, devido à quantidade de pressão que pode suportar. Em comparação, um cubo composto pelas mesmas dimensões e é feito de chumbo tem um valor mais baixo para o módulo de Young. O cubo de chumbo comprimia 14 vezes mais que o cubo de aço.
O módulo de Young também pode ser usado na computação de tensão, onde os átomos são separados em vez de espremidos. Nesses casos, a tensão é negativa porque os átomos são esticados em vez de comprimidos. O principal conceito que deve ser entendido é que, em ambos os casos, é a rigidez das forças entre os átomos que estão sendo medidos - estejam eles sendo comprimidos ou esticados. Consequentemente, a pressão calculada para o módulo de Young não muda para nenhum tipo de medição.