Il modulo di rigidità, o modulo di taglio, viene utilizzato per determinare quanto saranno elastici o pieghevoli i materiali se vengono tagliati, ovvero spinti parallelamente da lati opposti. Questa proprietà diventa la parte utile di molti calcoli ed è chiamata coefficiente di elasticità durante il taglio. Può essere misurato con un test di deformazione a taglio, che viene condotto posizionando un’asta di un dato materiale in un morsetto e applicando una forza a una distanza misurata dal morsetto a un solo lato dell’asta.
Ci sono tre applicazioni popolari per la formula del modulo di taglio. Il modulo di Young per le stringhe e il modulo di Bulk per i gas necessitano entrambi del modulo di taglio per prevedere come si formano le onde nei gas. Il test di deformazione a taglio viene utilizzato anche se è già noto per prevedere la quantità di forza necessaria per piegare un materiale.
Gli scienziati dei materiali e i fisici applicati usano questo concetto in modi speciali. Comprendere il modulo di rigidità aiuterà a selezionare il materiale corretto da utilizzare per la costruzione in molte circostanze. Minore è la forza, più facile sarà piegare il materiale. Viene calcolato e registrato pubblicamente per la maggior parte dei materiali. Ad esempio, un’asta d’oro si piegherà più facilmente di una dello stesso spessore in acciaio, e il modulo di taglio lo mostra chiaramente per la maggior parte dei confronti.
A livelli minuscoli, il modulo di rigidità si riferisce agli atomi che scivolano l’uno sull’altro. Questo aiuta a spiegare perché anche la temperatura e la pressione lo influenzano. Più un oggetto è freddo e maggiore è la pressione a cui è sottoposto, più diventa rigido o rigido. Ad alte temperature e basse pressioni, la maggior parte dei materiali inizia a fondere e diventa più facile da piegare.
Prevedere questa proprietà può essere molto difficile. L’esecuzione di un test di deformazione a taglio può fornire una misura dei materiali disponibili. Diventa difficile scoprire nuovi materiali che mostrino prestazioni migliori in determinate condizioni, come sul fondo dell’oceano. In alcuni casi, i materiali non sono mai stati creati e gli scienziati usano la matematica per prevedere il modulo di taglio.
L’esperienza comune con i materiali può essere spiegata da questa proprietà. La maggior parte delle persone capisce che i diamanti sono molto duri: hanno un modulo di rigidità 10 volte superiore a quello dell’acciaio. Gli elastici si avvolgono e si attorcigliano senza sforzo e la loro misura è molto piccola. Le lattine di metallo sottili sono facili da piegare, ma le plastiche spesse non lo sono perché anche se i metalli sono più rigidi, gli spessori non sono gli stessi.