المحتوى
عندما تفكر في مواد قوية تدعم الجسر أو المبنى ، فقد لا تفكر في المرونة. للمساعدة في تحديد مرونة المواد ، تحدد معامل يونغ الضغط والإجهاد. هذه الميزة الميكانيكية للمرونة تتنبأ كيف ستتشوه المواد القوية تحت قوة معينة. نظرًا لوجود علاقة تناسبية مباشرة بين الإجهاد والسلالة ، يمثل الرسم البياني النسبة بين إجهاد الشد والسلالة.
حسابات معامل الشباب تتعلق بالمرونة
تعتمد الحسابات من معامل Young على القوة المطبقة ونوع المادة ومساحة المادة. يرتبط إجهاد الوسيط بنسبة القوة المطبقة فيما يتعلق بمنطقة المقطع العرضي. أيضًا ، تعتبر السلالة التغيير في طول المادة فيما يتعلق بطولها الأصلي.
أولاً ، يمكنك قياس الطول الأولي للمادة. باستخدام ميكرومتر ، يمكنك تحديد مساحة المقطع العرضي للمادة. ثم ، باستخدام الميكرومتر نفسه ، قم بقياس الأقطار المختلفة للمادة. بعد ذلك ، استخدم العديد من الكتل المشقوقة لتحديد القوة المطبقة.
أثناء امتداد المكونات بأطوال مختلفة ، استخدم مقياس Vernier لتحديد الطول. وأخيراً ، قم برسم التدابير المختلفة للطول فيما يتعلق بالقوات المطبقة. معادلة معامل يونغ هي E = إجهاد الشد / إجهاد الشد = (FL) / (A * تغيير في L) ، حيث F هي القوة المطبقة ، L هي الطول الأولي ، A هي المساحة المربعة ، و E هي معامل Young في Pascals (باسكال). باستخدام الرسم البياني ، يمكنك تحديد ما إذا كانت المادة تظهر مرونة.
التطبيقات ذات الصلة لمعايير يونغ
يساعد اختبار الشد في تحديد صلابة المواد باستخدام حسابات معامل Young. النظر في الشريط المطاطي. بينما تمد شريطًا مطاطيًا ، يمكنك تطبيق قوة لتمديده. في مرحلة ما ، ينحني الشريط المطاطي أو يشوه أو يكسر.
بهذه الطريقة ، يقوم اختبار الشد بتقييم مرونة المواد المختلفة. هذا النوع من التعريف يصنف بشكل أساسي السلوك المرن أو البلاستيكي. وبالتالي ، تكون المواد مرنة عندما تشوه بدرجة كافية للعودة إلى الحالة الأولية. ومع ذلك ، فإن السلوك البلاستيكي للمواد يُظهر تشوهًا لا رجعة فيه.
إذا واجهت المواد قدرًا كبيرًا من القوة ، فستحدث نقطة تمزق القوة القصوى. المواد المختلفة تعرض قيمة معامل يونغ أعلى أو أقل. من خلال اختبار الشد التجريبي ، تكشف مواد مثل النايلون عن معامل يونغ العالي بمعدل 48 ميجاباسكال (MPa) مما يشير إلى وجود مادة ممتازة لإنشاء عناصر قوية. تثبت الألوميد والنايلون المملوء بالزجاج والكربونميد قيمة معامل يونغ العالية البالغة 70 ميجا باسكال مما يجعلها مفيدة للمكونات الأكثر صلابة. تستخدم التكنولوجيا الطبية الحديثة هذه المواد واختبار الشد لتطوير غرسات آمنة.