Модуль Юнга и его основной физический смысл

Томас Юнг: вклад в науку, биография физика

В статье рассказывается о том, кто такой Томас Юнг, какой он сделал вклад в развитие физики и чем ещё занимался помимо нее.

Модуль упругости бетона: определение и как правильно определить?

Очень многих людей интересует, как влияют на бетонные конструкции различные силовые воздействия и нагрузки. Бетон представляет собой твердое тело, имеющее склонность поддаваться деформации при воздействии на него внешних сил. Именно способность к упругой деформации (временного характера) отражает модуль упругости бетона.

Модулем продольной упругости конструкционного материала, или модулем Юнга, называют физическую величину, которая характеризует свойство материалов, обеспечивающее их сопротивление деформациям, действующим в продольном направлении.

Модуль Юнга

Параметр характеризует степень жесткости конкретного материала.

Название модуля соответствует фамилии Томаса Юнга - известного английского физика и ученого, который занимался исследованием процессов сжатия и растяжения для твердых материалов. Обозначается данная физическая величина латинской буквой E. Измеряется модуль Юнга в Паскалях.

Параметр модуль Юнга, или модуль продольной упругости, используется при различных расчетах при испытаниях материалов на степень деформации при растяжении-сжатии, а также при изгибе.

Надо сказать, что большинству используемых конструкционных материалов свойственен показатель модуля Юнга достаточно больших значений, которые, как правило, имеют порядок 109 Па. Поэтому для удобства расчетов и записи используют кратную приставку «гига» (ГПа).


Ниже приведены показатели модуля Юнга для некоторых конструкционных материалов, которые достаточно часто используются для различных практических целей. Именно от их свойств прочности зависит долговечность строительных сооружений и других объектов.

Согласно приведенной таблице, максимальный показатель модуля принадлежит стали, а минимальный  - дереву.

Значение модуля Юнга для некоторых конструкционных материалов
Название материала

Показатель

E, [ГПа]

Название материала

Показатель

E, [ГПа]

хром300латунь95
никель210дюралюминий74
сталь200алюминий70
чугун120стекло70
хром110олово35
серый чугун110бетон20
кремний110свинец18
бронза100дерево10

физический смысл модуля ЮнгаГрафическое определение модуля Юнга возможно с помощью специальной диаграммы напряжений, на которой изображена кривая, получаемая при многократных испытаниях одного и того же материала на прочность.

В этом случае физический смысл модуля Юнга заключается в нахождении математического отношения нормальных напряжений к соответствующим показателям деформации на определенном участке диаграммы до конкретно заданного предела пропорциональности σпц.


В виде математического выражения модуль Юнга выглядит следующим образом: E=σ/ε=tgα

Следует также сказать о том, что модуль Юнга является еще и коэффициентом пропорциональности в математическом описании закона Гука, который выглядит следующим образом: σ=Eε

определение модуля Юнга

Поэтому непосредственная связь модуля продольной упругости с измеряемыми характеристиками поперечных сечений материалов, участвующих в испытаниях на жесткость, выражается с помощью таких показателей, как ЕА и Е1.
EA – это показатель жесткости при растяжении-сжатии материала в его поперечном сечении, где А – значение площади сечения стержня.

Е1 – это показатель жесткость при изгибе материала в его поперечном сечении, где 1 – значение осевого момента инерции, который возникает в сечении ипытываемого материала.

Таким образом, модуль Юнга - это универсальный показатель, который позволяет с нескольких сторон характеризовать прочностные свойства материала.

Томас Юнг: вклад в науку, биография физика
В статье рассказывается о том, кто такой Томас Юнг, какой он сделал вклад в развитие физики и чем ещё занимался помимо нее.
далее
Модуль упругости бетона: определение и как правильно определить?
Очень многих людей интересует, как влияют на бетонные конструкции различные силовые воздействия и нагрузки. Бетон представляет собой твердое тело, имеющее склонность поддаваться деформации при воздействии на него внешних сил. Именно способность к ...
далее
Механическое напряжение тел - определение и формула расчета, свойства ...
При взаимодействии твердых тел с различными внешними факторами могут возникать изменения, как внутренние, так и внешние. Одним из примеров такого изменения является механическое напряжение, возникающее внутри тела.
далее
Анизотропия - что это? Отвечаем на вопрос. Определение и применение
Данная статья рассказывает, что анизотропия – это неравенство значений некоей физической величины вдоль различных направлений твердого тела. Раскрывает, что вызывает анизотропию, где она встречается, как применяется. Также вкратце дано описание коэффициента анизотропии.
далее
Анизотропия - что это? Отвечаем на вопрос. Определение и применение
Момент инерции. Некоторые подробности механики твердого тела
Одним из основных физических принципов взаимодействия твердых тел является закон инерции, сформулированный еще великим Исааком Ньютоном. С этим понятием мы сталкиваемся практически постоянно, так как оно оказывает чрезвычайно большое влияние на все материальные предметы нашего мира, в том числе и на человека. В свою очередь, такая физическая величина, как момент инерции, неразрывно связана с упомянутым выше законом, определяя силу и продолжительность его воздействия на твердые тела.
далее
Момент инерции. Некоторые подробности механики твердого тела
Область применения, формула расчета и свойства вольфрама
Вольфрам является самым тугоплавким металлом. Именно его тугоплавкость предполагает отрасли применения данного металла.
далее
Область применения, формула расчета и свойства вольфрама