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modulo de young o modulo de elasticidad, Apuntes de Mecánica de Sólidos Aplicados

describe en que consiste el modulo de Young además de mostrar especificaciones del mismo

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 23/11/2020

nancy-tamayo
nancy-tamayo 🇲🇽

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El módulo de Young o módulo de elasticidad
longitudinal
El módulo de Young es un parámetro que caracteriza el
comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que
se aplica una fuerza. Es uno de los métodos más extendidos para
conocer la elasticidad de un material.
Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene
el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo
una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de
un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que
cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud.
Tanto el módulo de Young como el límite elástico son distintos para
los diversos materiales. El módulo de elasticidad es una constante
elástica que, al igual que el límite elástico, puede encontrarse
empíricamente mediante ensayo de tracción del material. Además de
este módulo de elasticidad longitudinal, puede definirse el módulo de
elasticidad transversal de un material (Modulo de cizalla).
Por lo tanto, lo que busca es obtener la relación que se da entre la tensión que se le aplica al objeto
en su eje longitudinal y la deformación medida en ese mismo eje. Así, mide su comportamiento
elástico y pronostica también el estiramiento de un material determinado.
Fórmula
La forma de calcular el módulo de Young es: E = σ/ϵ
Siendo:
E = módulo de Young, en pascal.
σ = tensión uniaxial o fuerza uniaxial por
superficie de la unidad, en pascal.
ε = deformación o deformación proporcional
(esto quiere decir el cambio de longitud dividido por
la longitud original).
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El módulo de Young o módulo de elasticidad

longitudinal

El módulo de Young es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Es uno de los métodos más extendidos para conocer la elasticidad de un material. Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud. Tanto el módulo de Young como el límite elástico son distintos para los diversos materiales. El módulo de elasticidad es una constante elástica que, al igual que el límite elástico, puede encontrarse empíricamente mediante ensayo de tracción del material. Además de este módulo de elasticidad longitudinal, puede definirse el módulo de elasticidad transversal de un material (Modulo de cizalla). Por lo tanto, lo que busca es obtener la relación que se da entre la tensión que se le aplica al objeto en su eje longitudinal y la deformación medida en ese mismo eje. Así, mide su comportamiento elástico y pronostica también el estiramiento de un material determinado.

Fórmula

La forma de calcular el módulo de Young es: E = σ/ϵ Siendo: E = módulo de Young, en pascal. σ = tensión uniaxial o fuerza uniaxial por superficie de la unidad, en pascal. ε = deformación o deformación proporcional (esto quiere decir el cambio de longitud dividido por la longitud original).

Cuando un objeto de longitud L se estira o se tensa, está siendo sometido a una tracción que ocasiona una variación en su longitud. Un esquema de esta situación se representa en la figura 3. Ello requiere que se aplique una fuerza de magnitud F por unidad de área a sus extremos, para causar el estiramiento, de tal manera que su nueva longitud pasa a ser L + DL. El esfuerzo realizado para deformar al objeto será justamente esta fuerza por unidad de área, mientras que la deformación unitaria experimentada es ΔL/L. Es fácil convencerse de que para una determinada fuerza F, cumple con las observaciones que hizo Young y que fueron descritas anteriormente: ● A mayor área de sección transversal, menor deformación. ● A mayor longitud, mayor deformación. ● A mayor módulo de Young, menor deformación. Las unidades del esfuerzo corresponden a newton/metro cuadrado (N/m2). Son también las unidades de la presión, que en Sistema Internacional llevan el nombre de Pascal. La deformación unitaria ΔL/L en cambio, es adimensional por ser el cociente entre dos longitudes. Las unidades del sistema inglés son lb/plg2 y también se emplean con mucha frecuencia. El factor de conversión para ir de una a otra es: 14. lb/plg2 = 1.01325 x 105 Pa Esto lleva a que el módulo de Young tenga también unidades de presión. Finalmente, la ecuación anterior puede expresarse para despejar Y:

Aplicaciones

El módulo de Young es aplicable para diversas funciones, como puede ser en una obra cuando una roca es el soporte para otras estructuras (los cimientos), para comparar el resultado entre distintos materiales o para medir la rigidez de un material sólido. En definitiva, el módulo de Young es vital a la hora de determinar la resistencia de un material u objeto a la tracción