Calculadora de Módulo de Young
Halla la rigidez de un material desde el esfuerzo y la deformación.
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Cómo funciona
El módulo de Young, también llamado módulo elástico, mide cuán rígido es un material, y esta calculadora lo halla a partir de una prueba de tracción simple. Introduces la fuerza aplicada, el área de la sección transversal de la muestra, su longitud original y cuánto se estiró, y devuelve el módulo de Young junto con el esfuerzo y la deformación. El concepto proviene de la ley de Hooke para materiales: dentro del rango elástico, el esfuerzo es proporcional a la deformación, y la constante de proporcionalidad es el módulo de Young. El esfuerzo es la fuerza repartida sobre el área de la sección transversal, en pascales, mientras que la deformación es el cambio fraccional de longitud. Un módulo alto, como los aproximadamente 200 gigapascales del acero, significa que el material apenas se deforma bajo carga, mientras que uno bajo, como el del caucho, significa que se estira con facilidad. Los ingenieros usan el módulo de Young para predecir cuánto se deflectará un componente. Este cálculo supone que el material está en su región elástica lineal.
E = stress / strain = (F/A) / (ΔL/L)
El módulo de Young es la razón entre el esfuerzo y la deformación en la región elástica de un material. El esfuerzo es la fuerza aplicada dividida entre el área de la sección transversal, y la deformación es la extensión dividida entre la longitud original. Dividir el esfuerzo entre la deformación da el módulo en pascales, una medida de rigidez: valores mayores significan un material más rígido.
Fuente:Materials science
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Ejemplo resuelto
Cómo usar esta calculadora
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Introduce tus valores
Introduce applied force, cross-sectional area, original length y extension.
- 2
Ajusta las opciones
Ajusta cualquier opción para adaptarla a tu situación.
- 3
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Preguntas frecuentes
¿Qué es el módulo de Young?
El módulo de Young, o módulo elástico, es una medida de la rigidez de un material, definida como la razón entre el esfuerzo y la deformación en la región elástica. Un módulo mayor significa que el material resiste más la deformación. Es una propiedad fundamental del material usada en toda la ingeniería para predecir cómo responden los componentes a las cargas.
¿Cómo se calcula el módulo de Young?
Divide el esfuerzo entre la deformación. El esfuerzo es la fuerza aplicada dividida entre el área de la sección transversal, y la deformación es la extensión dividida entre la longitud original. Así que el módulo es igual a la fuerza por la longitud dividido entre el área por la extensión. La calculadora computa esfuerzo, deformación y módulo de tus cuatro entradas.
¿Cuáles son valores típicos del módulo de Young?
Los valores varían enormemente por material. El acero está alrededor de 200 gigapascales, el aluminio unos 70, el concreto unos 30, la madera unos pocos gigapascales, y el caucho solo unos pocos megapascales. Un valor mayor significa un material más rígido. Comparar módulos ayuda a los ingenieros a elegir materiales con la rigidez requerida.
¿Diferencia entre esfuerzo y deformación?
El esfuerzo es la fuerza interna por unidad de área dentro de un material, medida en pascales, causada por una carga externa. La deformación es la deformación resultante expresada como el cambio fraccional de longitud, que es adimensional. El módulo de Young vincula ambos: es el esfuerzo necesario para producir una deformación dada en el rango elástico.
¿Se aplica más allá del límite elástico?
No. El módulo de Young describe el comportamiento solo en la región elástica lineal, donde el material vuelve a su forma original tras retirar la carga y el esfuerzo es proporcional a la deformación. Más allá del límite elástico, el material se deforma permanentemente y la relación esfuerzo-deformación se vuelve no lineal, así que la fórmula simple ya no aplica.
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