Bilimde, Kayma Modülü Nedir?

Sık sık sertlik veya burulma modülü olarak da adlandırılan kayma modülü, farklı tipteki katı malzemelerin katı veya sert yapısının bir ölçüsüdür. Malzemenin kayma gerilmesi değerinin kayma gerinimine oranından elde edilir. Kayma gerilimi, genellikle paskalların basınç değerlerinde ölçülen bir malzemenin kare alanına ne kadar kuvvet uygulandığının bir değeridir. Şekil değiştirme, malzemenin stres altında deforme olduğu miktarın orijinal uzunluğuna bölünmesidir. Kayma modülü değeri daima pozitif bir sayıdır ve birim alan başına genel olarak metrik gigapaskal (GPa) olarak kaydedilen kuvvet miktarı olarak ifade edilir, çünkü değerler İngilizce eşdeğerlerinden daha pratiktir.

Gigapascal'ler birim alan başına milyarlarca kuvvet kuvvetine eşit olduğundan, kesme modülü sayıları bazen aldatıcı bir şekilde küçük görünebilir. Metrekare başına pound İngilizce değerlerine dönüştürüldüğünde, kayma modülü değerlerinin ne kadar büyük olabileceğinin bir örneği gösterilmiştir (lb / in ² ). Elmasın sertlik modülü 478 GPa (69,328,039 lb / in ² ), saf alüminyumdan 26 GPa (3,770,981 lb / in ² ) ve kauçuğun 0.0002 ila 0.001 GPa (29 ila 145 lb / in ² ) olduğu tahmin edilmektedir. ). Bu birimleri İngilizce sayılarla daha pratik hale getirmek için, uygulama onları inç kare başına kips cinsinden ifade etmektir, burada bir kip 1000 kilo ağırlığa eşittir.

Bir madde ne kadar zorsa, ölçülen ortam sıcaklığına bağlı olarak kayma modülü değeri o kadar yüksektir. Kayma modülü değeri arttıkça, bu, kuvvetin yönü düzlemi boyunca onu germek veya deforme etmek için çok daha büyük bir kuvvet veya gerilmenin gerekli olduğunu gösterir. Ancak, gerilme değerlerinin kendileri, hesaplamalarda oldukça küçük olma eğilimindedir, çünkü gerilme, kırılmadan veya kırılmadan önce katı bir malzemenin deformasyonunun bir ölçüsüdür. Metaller gibi çoğu katı, parçalanmadan önce sadece küçük bir miktar gerecektir.

Küçük gerilme değerleri üzerindeki bu sınırlamanın istisnası, bozulmadan önce çok fazla esneyebilen kauçuk gibi elastik malzemelerdir. Bu malzemeler çoğu zaman gerilme ve gerinme oranının da olduğu elastiklik kayma modülü kullanılarak ölçülür. Malzemeler üzerindeki elastikiyet modülü değerleri, kalıcı deformasyona uğramadan önce bir malzemenin ne kadar gerilebileceğini temel alır.

Elastikiyet modülü genellikle Young modülü ile aynı ölçümdür; bu, özellikle boyuna gerilme - boyuna gerilme olarak tanımlanan bir katı üzerindeki doğrusal gerilme ölçüsüdür. Bu ölçüm serisinde birbiriyle yakından ilişkili bir başka değer de Young modülünü alan ve onu uzaydaki üç boyuta da uygulayan toplu modül. Yığın modülü, deforme basınç evrensel olarak her taraftan uygulandığında ve bir malzeme sıkıştırıldığında olanın tam tersi olduğunda katının elastikiyetini ölçer. Hacimsel gerilme tarafından bölünen hacimsel stresin bir değeridir ve bir örnekte, bir vakum içine yerleştirildiğinde iç basınç altında düzgün bir katıya ne olacağı, her yönde genişlemesine neden olacak şekilde görselleştirilebilir.