Περιεχόμενο
Ο συντελεστής ελαστικότητας, που ονομάζεται επίσης συντελεστής Young, αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στις δυνάμεις τεντώματος, συμπίεσης και διαστολής που επιβάλλονται από εξωτερικές αιτίες. Καθορίζει την ποσότητα παραμόρφωσης που υπέστη το υλικό κάτω από αυτές τις δυνάμεις ενώ διατηρεί τη μνήμη του αρχικού του σχήματος. Όταν δεν υπάρχουν πλέον, με αυτόν τον τρόπο, το υλικό θα επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα. Αυτή η χωρητικότητα ενός υλικού βασικά βασίζεται στο σημείο απόδοσης της τάσης. Εάν οι εξωτερικές δυνάμεις παραμορφώσουν το υλικό πέρα από αυτό το σημείο, θα παραμορφωθεί μόνιμα και δεν θα επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα με την απόσυρση δυνάμεων. Εάν οι εξωτερικές δυνάμεις σας οδηγήσουν πέρα από το άγχος που υποστηρίζεται από το μέγιστο σημείο δύναμης του υλικού, θα οδηγήσει σε διακοπή. Διαβάστε τις παρακάτω συμβουλές για να μάθετε πώς να υπολογίζετε το συντελεστή ελαστικότητας.
Βήματα
Μέθοδος 1 από 3: Κατανοήστε τη διαφορά μεταξύ άγχους και φθοράς
Σημειώστε ότι η τάση του υλικού προκαλείται από αξονικές δυνάμεις επιμήκυνσης. Για παράδειγμα, το τράβηγμα μιας καραμέλας καραμέλας διαμήκως θα το κάνει να τεντωθεί λόγω της πίεσης.
Κατανοήστε ότι η παραμόρφωση του υλικού προκαλείται από τη διατμητική δύναμη, κάθετη στον άξονα του. Για παράδειγμα, το να σπρώξετε τη μέση μιας χορδής στη ρακέτα του τένις θα το λυγίσει λόγω της εφαρμοζόμενης διάτμησης.
Μέθοδος 2 από 3: Προσδιορίστε τα δεδομένα που απαιτούνται για τις εξισώσεις
Μετρήστε την αναλογική μεταβολή του όγκου (επίσης γνωστή ως οίδημα) του υλικού. Εφαρμόστε μια γνωστή δύναμη στο υλικό στις κατευθύνσεις τάσης και διάτμησης.Μετρήστε τη διαστολή () που εμφανίζεται στο υλικό μόνο με εφαρμογή πίεσης και, στη συνέχεια, μετρήστε τη διαστολή () που εμφανίζεται στο υλικό μόνο με την εφαρμογή διάτμησης.
Μέθοδος 3 από 3: Κάντε τους υπολογισμούς
Υπολογίστε την ακαθάριστη ενότητα. Αυτή η τιμή εκφράζει την αντοχή του υλικού όταν η εξωτερική δύναμη ασκείται στην αξονική κατεύθυνση, προκαλώντας τάση. Η εξωτερική πίεση (η ισχύς υπερβαίνει την περιοχή στην οποία εφαρμόζεται η δύναμη, εκφραζόμενη σε) που εφαρμόζεται στο υλικό είναι ίση με τη διαστολή (χωρίς μονάδα μέτρησης) επί το συνολικό συντελεστή (εκφραζόμενη σε). Όπως, η ακαθάριστη ενότητα θα καθοριστεί να διαιρεθεί με.
Προσδιορίστε το συντελεστή διάτμησης. Αυτή η τιμή εκφράζει την αντοχή του υλικού όταν εφαρμόζεται εξωτερική δύναμη κατά την κάθετη κατεύθυνση, προκαλώντας παραμόρφωση. Η εξωτερική πίεση (η ισχύς υπερβαίνει την περιοχή πάνω στην οποία εφαρμόζεται η δύναμη, εκφραζόμενη σε) που εφαρμόζεται στο υλικό είναι ίση με τη διαστολή (χωρίς μονάδα μέτρησης) επί τον συντελεστή διάτμησης (εκφραζόμενη σε). Όπως, η ακαθάριστη ενότητα καθορίζεται να διαιρεθεί με.
Προσδιορίστε το μέτρο του Young. Η πίεση ενός υλικού θα έχει ως αποτέλεσμα μια αναλογική παραμόρφωση και το αντίστροφο. Η ενότητα του Young περιγράφει τη σχέση ανάμεσα στο στρες και την παραμόρφωση που υπάρχει σε αυτό. Αυτή είναι μια γραμμική σχέση που σχετίζεται με την πίεση απόδοσης. Ο συντελεστής Young είναι ίσος με το άγχος που διαιρείται με την παραμόρφωση που υπέστη.
Συμβουλές
- Όταν εφαρμόζετε εξωτερικές δυνάμεις στο υλικό για να μετρήσετε τη μεταβολή του αναλογικού όγκου, αποφύγετε την υπερβολή του μέτρου στο σημείο όπου το υλικό υπερβαίνει την τάση απόδοσης. Η προκύπτουσα μόνιμη παραμόρφωση, στην περίπτωση αυτή, θα ακυρώσει τα ληφθέντα δεδομένα.
- Μια εξωτερική ημιτονοειδής δύναμη για τη μέτρηση της μεταβολής του αναλογικού όγκου θα φέρει ακριβέστερες τιμές τάσης από την εφαρμογή ενός ομοιογενούς εξωτερικής δύναμης.
