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Módulo de Young (Módulo de Elasticidade)

1807-01-01
  • Thomas Young
Aparelho de teste de tração em um laboratório histórico de ciência dos materiais.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O módulo de Young, denotado por E, quantifica a rigidez de um material sólido. É a razão entre a resistência à tração e a rigidez à flexão. stress ([latex]sigma[/latex]) para extensional strain (ε) na região elástica (linear) da curva tensão-deformação. Essa relação é definida por Lei de Hooke: [latex]E = frac{sigma}{epsilon}[/latex]. Um módulo mais alto indica um material mais rígido, o que significa que é necessária mais tensão para uma determinada quantidade de deformação elástica.

O módulo de Young é uma propriedade fundamental intrínseca a um material, assumindo que este seja isotrópico e linearmente elástico. É determinado pela inclinação da porção inicial, linear, da curva tensão-deformação obtida durante um ensaio de tração. Essa região é conhecida como região elástica, onde o material retorna à sua forma original quando a carga é removida. A fórmula [latex]E = frac{sigma}{epsilon} = frac{F/A_0}{Delta L/L_0}[/latex] relaciona a tensão (força F por área da seção transversal inicial A₀) à deformação (variação no comprimento ΔL em relação ao comprimento original L₀). O conceito tem origem na Lei de Hooke, que afirma que, para deformações relativamente pequenas, a força necessária para esticar ou comprimir uma mola é diretamente proporcional à distância dessa extensão ou compressão. Thomas Young elaborou esse conceito no início do século XIX, aplicando-o às propriedades intrínsecas dos materiais, e não apenas ao comportamento de um objeto como uma mola. Este foi um passo crucial na transição de observações empíricas para uma ciência quantitativa dos materiais. O módulo depende da temperatura e da pressão, mas, para muitas aplicações de engenharia em condições padrão, é tratado como uma constante. É um parâmetro crítico para prever como um componente se deformará sob carga, essencial para projetar estruturas seguras e confiáveis, desde pontes até microchips.

UNESCO Nomenclature: 3313
Ciência dos materiais

Tipo

Propriedade física

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Lei da elasticidade de Robert Hooke (1678)
  • Obra de Leonhard Euler sobre a flambagem de colunas (1757)
  • desenvolvimento do conceito de tensão e deformação

Aplicações

  • engenharia estrutural para cálculo da deflexão de vigas
  • finite element analysis (FEA) simulations
  • projeto de molas e fixadores
  • Engenharia aeroespacial para seleção de materiais
  • Biomecânica para modelagem óssea e tecidual

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: módulo de Young, elasticidade, rigidez, tensão, deformação, lei de Hooke, ensaio de tração, propriedade do material, engenharia mecânica, mecânica dos sólidos.

Contexto histórico

Módulo de Young (Módulo de Elasticidade)

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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