Apa itu Modulus Young?

Modulus Young adalah ukuran seberapa sulit untuk memampatkan material, seperti baja. Ini mengukur tekanan dan biasanya dihitung dalam pascal (Pa). Hal ini paling sering digunakan oleh fisikawan untuk menentukan regangan, pengukuran bagaimana suatu bahan, merespon tekanan, seperti diperas atau diregangkan.
Gaya interatomik atau gaya yang menahan material bersama-sama sangat terkait dengan pemahaman tentang pengukuran ini. Atom-atom dalam zat padat mengerahkan gaya tolak-menolak, atau negatif, dan gaya tarik menarik, atau positif, satu sama lain. Gaya-gaya yang diciptakan atom-atom hanya mencapai keseimbangan ketika mereka terpisah sempurna. Misalnya, jika atom-atom didorong terlalu berdekatan atau dipisahkan terlalu jauh, atom-atom tidak lagi berada dalam keseimbangan sempurna. Begitu mereka tidak lagi seimbang, mereka akan menentang tindakan yang diterapkan pada mereka.

Semakin kaku gaya interatomik, semakin besar nilai modulus Young, dan semakin besar perlawanan material terhadap aksi. Misalnya, jika gaya antar atom kaku, maka pengukuran ini akan menjadi besar, dan bahan tidak akan menyusut sebanyak jika ditekan.

Ketika mempelajari fisika baja, seorang ilmuwan pertama-tama harus mengingat bahwa baja terutama terdiri dari atom-atom besi. Akibatnya, modulus Young baja kira-kira sama dengan modulus Young besi. Karena modulus Young besi adalah 195,000,000,000 Pa atau 195 gigapascal (GPa), ia dianggap sangat besar dan sangat sulit untuk dikompresi.

Memahami bahwa baja sangat sulit untuk dikompres adalah penting dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, dapat digunakan untuk membangun bangunan dan tidak menjadi padat, merusak integritas struktur bangunan. Sebuah kubus baja dengan lebar, tinggi, dan kedalaman hanya 1 meter (3.28 kaki), hanya akan memampatkan sekitar satu mikron sambil menopang berat satu bus sekolah, karena besarnya tekanan yang dapat ditahannya. Sebagai perbandingan, kubus yang terdiri dari dimensi yang sama dan terbuat dari timah memiliki nilai modulus Young yang lebih rendah. Kubus timah akan memampatkan 14 kali lebih banyak daripada kubus baja.

Modulus Young juga dapat digunakan dalam menghitung tegangan, di mana atom-atom ditarik terpisah alih-alih diperas. Dalam kasus tersebut, regangan negatif karena atom diregangkan bukannya dikompresi. Konsep utama yang harus dipahami adalah bahwa dalam kedua kasus itu adalah kekakuan gaya antara atom-atom yang sedang diukur — apakah mereka sedang dikompresi atau diregangkan. Akibatnya, tekanan dihitung untuk modulus Young tidak berubah untuk kedua jenis pengukuran.