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यंग का मापांक (लोचदार मापांक)

1807-01-01
  • Thomas Young
Tensile testing apparatus in a historical materials science laboratory.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

यंग मापांक, जिसे E से दर्शाया जाता है, किसी ठोस पदार्थ की कठोरता का मापन करता है। यह तन्यता बल और बल के बीच का अनुपात है। तनाव तनाव-विकृति वक्र के प्रत्यास्थ (रैखिक) क्षेत्र में विस्तार विकृति ([latex]epsilon[/latex]) के लिए ([latex]sigma[/latex]) के बीच संबंध को इस प्रकार परिभाषित किया गया है: हुक का नियम: [latex]E = frac{sigma}{epsilon}[/latex]. उच्च मापांक एक कठोर पदार्थ को इंगित करता है, जिसका अर्थ है कि प्रत्यास्थ विरूपण की दी गई मात्रा के लिए अधिक तनाव की आवश्यकता होती है।

यंग मापांक किसी पदार्थ का मूलभूत गुण है, बशर्ते वह समस्थानिक और रैखिक प्रत्यास्थ हो। इसे तन्यता परीक्षण के दौरान प्राप्त तनाव-विकृति वक्र के प्रारंभिक, सीधी रेखा वाले भाग की ढलान से निर्धारित किया जाता है। इस क्षेत्र को प्रत्यास्थ क्षेत्र कहा जाता है, जहाँ भार हटा दिए जाने पर पदार्थ अपने मूल आकार में वापस आ जाता है। सूत्र [latex]E = frac{sigma}{epsilon} = frac{F/A_0}{Delta L/L_0}[/latex] तनाव (प्रारंभिक अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल A₀ पर बल F) और विकृति (मूल लंबाई L₀ पर लंबाई में परिवर्तन ΔL) के बीच संबंध स्थापित करता है। यह अवधारणा हुक के नियम से उत्पन्न हुई है, जो यह बताता है कि अपेक्षाकृत छोटे विरूपणों के लिए, स्प्रिंग को खींचने या संपीड़ित करने के लिए आवश्यक बल उस खिंचाव या संपीड़न की दूरी के सीधे समानुपाती होता है। थॉमस यंग ने 19वीं शताब्दी के आरंभ में इस अवधारणा को और विस्तृत किया और इसे स्प्रिंग जैसी किसी वस्तु के व्यवहार तक सीमित न रखकर, पदार्थों के आंतरिक गुणों पर लागू किया। यह प्रायोगिक प्रेक्षणों से पदार्थों के मात्रात्मक विज्ञान की ओर बढ़ने में एक महत्वपूर्ण कदम था। मापांक तापमान और दाब पर निर्भर करता है, लेकिन मानक परिस्थितियों में कई इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए इसे एक स्थिर मान माना जाता है। यह भार के तहत किसी घटक के विरूपण की भविष्यवाणी करने के लिए एक महत्वपूर्ण मापदंड है, जो पुलों से लेकर माइक्रोचिप्स तक सुरक्षित और विश्वसनीय संरचनाओं के डिजाइन के लिए आवश्यक है।

UNESCO Nomenclature: 3313
सामग्री विज्ञान

Type

स्थूल संपत्ति

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • रॉबर्ट हुक का प्रत्यास्थता का नियम (1678)
  • स्तंभों के झुकने पर लियोनहार्ड यूलर का कार्य (1757)
  • तनाव और खिंचाव की अवधारणा का विकास

आवेदन

  • बीम के विक्षेपण की गणना के लिए संरचनात्मक इंजीनियरिंग
  • परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) सिमुलेशन
  • design of springs and fasteners
  • सामग्री चयन के लिए एयरोस्पेस इंजीनियरिंग
  • हड्डी और ऊतक के मॉडलिंग के लिए जैवयांत्रिकी

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • अनुकूलित कठोरता वाले उन्नत मिश्रित सामग्रियों का विकास
  • सूक्ष्म विद्युतयांत्रिकीय प्रणालियों का डिजाइन (MEMS) with precise mechanical responses
  • ऋणात्मक या शून्य मापांक वाले मेटासामग्रियों का निर्माण
  • अत्यधिक प्रतिकूल वातावरण में सामग्री की विफलता का पूर्वानुमानित मॉडलिंग
  • लचीले रोबोटिक्स का जैव-प्रेरित डिजाइन
  • अल्ट्रासोनिक non-destructive testing for modulus measurement
  • अनुकूली संरचनाओं के लिए समायोज्य कठोरता वाली सामग्री
  • श्रेणीबद्ध प्रत्यास्थ गुणों वाले घटकों की 3डी प्रिंटिंग
  • भूकंपरोधी भवन डिजाइन
  • सामग्री की कठोरता के आधार पर ध्वनिक लेंस डिजाइन
Related to: Young’s modulus, elasticity, stiffness, stress, strain, Hooke’s law, tensile testing, material property, mechanical engineering, solid mechanics.

ऐतिहासिक संदर्भ

यंग का मापांक (लोचदार मापांक)

-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
-250
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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