El módulo de Young
El módulo de Young , el módulo de Young , o el módulo de elasticidad en tensión o compresión (es decir, tensión negativa), es una propiedad mecánica que mide la rigidez a la tracción o compresión de un material sólido cuando la fuerza se aplica longitudinalmente. Cuantifica la relación entre la tensión de tracción/compresión (fuerza por unidad de área) y la deformación axial (deformación proporcional) en la región elástica lineal de un material y se determina mediante la fórmula: [1]
Los módulos de Young suelen ser tan grandes que no se expresan en pascales sino en gigapascales (GPa).
Aunque el módulo de Young lleva el nombre del científico británico del siglo XIX Thomas Young , el concepto fue desarrollado en 1727 por Leonhard Euler . Los primeros experimentos que utilizaron el concepto de módulo de Young en su forma actual fueron realizados por el científico italiano Giordano Riccati en 1782, antes del trabajo de Young por 25 años. [2] El término módulo se deriva de la raíz latina modus que significa medida .
Un material sólido sufrirá una deformación elástica cuando se le aplique una pequeña carga en compresión o extensión. La deformación elástica es reversible, lo que significa que el material vuelve a su forma original después de retirar la carga.
Con tensión y deformación casi nulas, la curva de tensión-deformación es lineal , y la relación entre tensión y deformación se describe mediante la ley de Hooke que establece que la tensión es proporcional a la deformación. El coeficiente de proporcionalidad es el módulo de Young. Cuanto mayor sea el módulo, más tensión se necesita para crear la misma cantidad de tensión; un cuerpo rígido idealizado tendría un módulo de Young infinito. Por el contrario, un material muy blando (como un fluido) se deformaría sin fuerza y tendría un módulo de Young cero.
El módulo de Young permite el cálculo del cambio en la dimensión de una barra hecha de un material elástico isotrópico bajo cargas de tracción o compresión. Por ejemplo, predice cuánto se extiende una muestra de material bajo tensión o cuánto se acorta bajo compresión. El módulo de Young se aplica directamente a los casos de tensión uniaxial; es decir, esfuerzo de tracción o compresión en una dirección y ningún esfuerzo en las otras direcciones. El módulo de Young también se usa para predecir la deflexión que ocurrirá en una viga estáticamente determinada cuando se aplique una carga en un punto entre los soportes de la viga.
