Young katsayısı
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.
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 Eçelik=2×1011 N/m2, alüminyum için Ealüminyum=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 :
where
- 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.
| 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 |
| Aluminyum 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 | 1.000+ | 145.000.000 |
| Elmas (C) | 1.050-1.200 | 150.000.000-175.000.000 |