Young modülü

Young katsayısı, katı fiziğinde bir katının sertliğini ölçmede kullanılan bir birimdir. Aynı zamanda elastikiyet katsayısı, gerilme katsayısı (hacim katsayısı ve kopma katsayıları farklı elastik katsayılarıdır) olarak da bilinir. Farklı zorlanmalara bağlı olarak değişen farklı gerilmelerin oranı olarak tanımlanır. Bu maddenin bir örneği üzerinde yapılan gerilme testleri sonucunda çıkarılan gerilme-zorlanma grafiğine baz alınarak karar verilen bir olgudur.

Kauçuk, Young katsayısı çok düşük bir maddedir.

Elastik deformasyondaki birim uzama ile normal gerilme (çekme ya da basma gerilmesi) arasındaki doğrusal ilişkinin bir sonucu olup bir birim uzama başına gerilme olarak tanımlanır. Elastisite modülünün birimi N/m²'dir. Örneğin, yapı çeliği için elastisite modülü E_çelik=2×10¹¹ N/m², alüminyum için E_alüminyum=7×10¹⁰ N/m²'dir.

Tarihi

Young katsayısı 18. yüzyıl İngiliz bilimci Thomas Young tarafından bulunmuş buna rağmen kavram 1727'de Leonhard Euler tarafından oluşturulmuş ve Young katsayısını kullanan ilk deneyler İtalyan bilimci Giordano Riccati tarafından -Young'ın çalışmalarını 25 yıl önce tarih atmakla-1782 de yapılmıştır.

Hesaplanması

Young katsayısı, E, gerilimin şekil değiştirme bölünmesinden elde edilir :

$E\equiv {\frac {\mbox{Çekme gerilmesi}}{\mbox{Birim şekil değiştirme}}}={\frac {\sigma }{\varepsilon }}={\frac {F/A_{0}}{\Delta L/L_{0}}}={\frac {FL_{0}}{A_{0}\Delta L}}$

E Young katsayısı (elastikiyet katsayısı) paskal cinsinden;

F cisme uygulanan kuvvet;

A₀ Kuvvetin uygulandığı birim alan;

ΔL cismin değişen uzunluğu;

L₀ cismin başlangıç uzunluğu.

Yaklaşık değerler

Young katsayısı materyal tam bileşiğine bağıl olarak farklılık gösterir. Örneğin her metal için bu değer %5 oranında, alaşımın net bileşimine ve üretim esnasında uygulanan sıcaklığa bağıl olarak değişebilir. Buradaki değerler yaklaşıktır.

Farklı Katı maddeler için Yaklaşık Young katsayıları

Materyal	Young katsayısı (E) in GPa	Young katsayısı (E) in lbf/in2 (psi)
Kauçuk (small strain)	0,01-0,1	1.500-15.000
Teflon (Teflon)	0,5	75.000
Düşük yoğunlukta polietilen	0,2	30.000
Polipropilen	1,5-2	217.000-290.000
Bakteriyofaj	1-3	150.000-435.000
Polietilen teraftalat	2-2,5	290.000-360.000
Polistiren	3-3,5	435.000-505.000
Naylon	3-7	290.000-580.000
Meşe (damar boyunca)	11	1.600.000
Yüksek mukavemet beton (sıkıştırılmış)	30	4.350.000
Magnezyum metal (Mg)	45	6.500.000
Alüminyum alaşımı	69	10.000.000
Cam (tüm tipler)	72	10.400.000
Pirinç ve Bronz	103-124	17.000.000
Titanyum (Ti)	105-120	15.000.000-17.500.000
Carbon fiber (50/50 fiber/matriks, tek yönlü, damar boyunca)	125-150	18.000.000 - 22.000.000
işlem demiri ve çelik	190-210	30.000.000
Berilyum (Be)	287	41.500.000
Tungsten (W)	400-410	58.000.000-59.500.000
Silikon karbit (SiC)	450	65.000.000
Tungsten karbit (WC)	450-650	65.000.000-94.000.000
Karbon nanotüp [1]29 Ekim 2005 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.	1.000+	145.000.000
Elmas (C)	1.050-1.200	150.000.000-175.000.000