¿Qué es el Módulo de Young o Módulo de Young?

El Módulo de Young o Módulo de Elasticidad es un concepto fundamental en la física de los materiales. Esta propiedad nos permite entender cómo se deforma un material cuando se le aplica una fuerza externa. Entender el Módulo de Young es esencial para comprender la resistencia y comportamiento de distintos materiales en aplicaciones de ingeniería y diseño. En este artículo exploraremos en detalle qué es el Módulo de Young, cómo se calcula y su importancia en diferentes campos de la ciencia y la tecnología. ¡Sigue leyendo para descubrir cómo esta propiedad puede tener un impacto significativo en nuestro mundo!

El módulo de Young es una propiedad mecánica del material y puede denominarse módulo de Young/módulo de Young. Un médico y físico inglés llamado Thomas Jung Describió las propiedades elásticas de los materiales. El módulo de Young se puede definir simplemente como la rigidez de un material sólido.

¿Qué es el Módulo de Young o Módulo de Young?

Cuando una fuerza externa actúa sobre un cuerpo, éste tiende a deformarse. Después del alivio, el cuerpo recupera su forma original. Esto se llama deformación elástica. Sin embargo, si la carga excede el límite elástico del material, el cuerpo quedará deformado permanentemente.


Módulo de elasticidad/módulo de elasticidad

Los módulos de Young afirman que la tensión ejercida sobre el cuerpo es directamente proporcional a la carga ejercida sobre el cuerpo.

Se simplifica aún más de la siguiente manera. A medida que aumenta la carga sobre el cuerpo, también aumenta la deformación. A medida que la carga disminuye, la deformación disminuye (pero no hay deformación permanente).

Entonces podemos escribir el módulo de Young = tensión/deformación.

En otras palabras, la Ley de Hooke representaba la misma relación.

La deformación en un sólido es directamente proporcional a la tensión aplicada dentro del límite elástico de ese sólido.

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Unidades: N/mm2

De la curva tensión-deformación

Cuando se aplica a un cuerpo una carga dentro del límite elástico, el cuerpo se deforma según la carga que se le aplica. Una vez que el cuerpo se libera del estrés, el cuerpo vuelve a su forma original. Esto sucede cuando el cuerpo está dentro del límite elástico. Este fenómeno se puede explicar con un diagrama entre estrés y tensión en el cuerpo.


ver imagen a continuación:

¿Qué es el Módulo de Young o Módulo de Young?

La línea O.A. La gráfica muestra cómo cambia la tensión en relación con la deformación.

Entonces aquí es una línea recta. esto representa proporcionalidad.

Este principio se utiliza en la fabricación de resortes mecánicos.

Si la carga aplicada no está dentro del límite elástico, el cuerpo tiende a sufrir una deformación permanente.

El comportamiento del cuerpo en relación con la carga aplicada se muestra en la curva tensión-deformación.

¿Qué es el Módulo de Young o Módulo de Young?

Lea más sobre la curva tensión-deformación aquí: Diagrama tensión-deformación

Diploma

El módulo de elasticidad o módulo elástico es una constante numérica del material. Para algunos materiales hemos enumerado el módulo de elasticidad.

material

Módulo elástico (E) en GPa, es decir, GN/m2 o kN/mm2

Acero y níquel

200 a 220

hierro forjado

190 a 200

hierro fundido

100 a 160

cobre

90 a 110

Latón

80 a 90
aluminio

60 a 80

Madera

10

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¿Qué es el módulo de Young?

El módulo de Young es una propiedad mecánica de los materiales, también conocida como módulo de elasticidad. Fue descrito por el médico y físico británico Thomas Young y se define como la rigidez de un material sólido.

Deformación elástica y deformación permanente

Cuando se aplica una fuerza externa sobre un cuerpo, este tiende a deformarse. Sin embargo, al eliminar la carga, el cuerpo recupera su forma original, lo cual se conoce como deformación elástica. Pero si la carga supera el límite elástico del material, el cuerpo experimentará una deformación permanente.

Relación entre tensión y deformación

El módulo de Young establece que la tensión aplicada sobre un cuerpo es directamente proporcional a la deformación provocada en ese cuerpo. En otras palabras, a medida que aumenta la carga sobre un cuerpo, también aumenta la deformación. Cuando la carga disminuye, la deformación también disminuye (sin que sea una deformación permanente). Por lo tanto, el módulo de Young se puede expresar como la relación entre la tensión y la deformación: Módulo de Young = Tensión / Deformación.

Esto puede ser simplificado como la ley de Hooke, que establece la misma relación. Es decir, la deformación en un sólido es directamente proporcional a la tensión aplicada dentro del límite elástico de ese cuerpo.

Gráfico de tensión-deformación

Para comprender el comportamiento del cuerpo con respecto a la carga aplicada, podemos representarlo en un gráfico de tensión-deformación. Cuando se aplica una carga dentro del límite elástico, el cuerpo se deforma de acuerdo a esa carga. Al eliminar la carga, el cuerpo recupera su forma original mientras se mantenga dentro de ese límite elástico. Esto se representa mediante una línea recta en el gráfico, que muestra la proporcionalidad entre la tensión y la deformación.

Este principio se utiliza en la fabricación de resortes mecánicos. Si la carga aplicada supera el límite elástico, el cuerpo experimentará una deformación permanente.

Conclusiones

El módulo de Young o módulo de elasticidad es una constante numérica para cada material. A continuación, se muestra una lista con algunos ejemplos de módulos de Young para diferentes materiales:

  1. Aceros y Níquel: 200 a 220 GPa (GN/m² o kN/mm²)
  2. Hierro forjado: 190 a 200 GPa
  3. Hierro fundido: 100 a 160 GPa
  4. Cobre: 90 a 110 GPa
  5. Latón: 80 a 90 GPa
  6. Aluminio: 60 a 80 GPa
  7. Madera: 10 GPa

El módulo de Young es una propiedad importante para comprender y predecir el comportamiento de los materiales ante la aplicación de cargas. Conocer este valor es esencial para diseñar estructuras y seleccionar los materiales adecuados para diferentes aplicaciones.

Preguntas frecuentes:

  1. ¿Qué es el límite elástico?
  2. El límite elástico es la carga máxima que un material puede soportar sin sufrir una deformación permanente.

  3. ¿Qué significa que el módulo de Young sea una propiedad numérica para el material?
  4. Significa que cada material tiene su propio valor constante para el módulo de Young, el cual no cambia independientemente de la geometría o tamaño de la muestra.

  5. ¿Cuál es la unidad del módulo de Young?
  6. La unidad del módulo de Young es N/mm² (Newton por milímetro cuadrado) o equivalentemente GPa (GigaPascal).

Para obtener más información sobre el módulo de Young y otras propiedades mecánicas de los materiales, puedes consultar las siguientes fuentes:

Referencias:

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