Youngs modul är ett mått på hur svårt det är att komprimera ett material, till exempel stål. Den mäter tryck och beräknas vanligtvis i termer av pascal (Pa). Det används oftast av fysiker för att bestämma töjning, ett mått på hur ett material reagerar på ett tryck, som att klämmas eller sträckas.
Interatomiska krafter eller krafterna som håller ihop ett material är starkt förknippade med en förståelse av denna mätning. Atomerna i ett fast ämne utövar både frånstötande eller negativa och attraktiva eller positiva krafter på varandra. De krafter som atomerna skapar uppnår en balans först när de är perfekt separerade. Till exempel, om atomerna trycks för nära varandra eller om de är separerade för långt ifrån varandra, kommer atomerna inte längre att vara i perfekt balans. När de inte längre är i balans kommer de att motsätta sig åtgärden som tillämpas på dem.
Ju styvare interatomiska krafter är, desto större blir Youngs modulvärde, och desto mer kommer materialet att motverka verkan. Till exempel, om de interatomiska krafterna är styva, kommer detta mått att vara stort, och materialet kommer inte att krympa lika mycket när det kläms.
När man studerar stålets fysik måste en vetenskapsman först komma ihåg att stål huvudsakligen består av järnatomer. Följaktligen är Youngs modul för stål ungefär densamma som Youngs modul för järn. Eftersom Youngs modul för järn är 195,000,000,000 195 XNUMX XNUMX Pa eller XNUMX gigapascal (GPa), anses den vara mycket stor och mycket svår att komprimera.
Att förstå att stål är extremt svårt att komprimera är viktigt i vardagen. Till exempel kan den användas för att bygga byggnader och inte bli komprimerad, vilket förstör integriteten hos byggnadsstrukturen. En kub av stål som bara är 1 meter (3.28 fot) i bredd, höjd och djup, skulle bara komprimera ungefär en mikron samtidigt som den bär upp vikten av en skolbuss, på grund av mängden tryck den tål. Som jämförelse har en kub som består av samma dimensioner och är gjord av bly ett lägre värde för Youngs modul. Blykuben skulle komprimera 14 gånger mer än stålkuben.
Youngs modul kan också användas i beräkningsspänning, där atomerna dras isär istället för att klämmas ihop. I de fallen är töjningen negativ eftersom atomerna sträcks istället för att komprimeras. Huvudkonceptet som bör förstås är att det i båda fallen är att styvheten hos krafterna mellan atomerna som mäts – oavsett om de komprimeras eller sträcks. Följaktligen ändras inte trycket som beräknas för Youngs modul för någon av mätningarna.