I materiali generalmente possono essere compressi quando sottoposti a pressioni esterne applicate sulle loro superfici. La riduzione del volume di un materiale sotto una data pressione varia ampiamente da materiale a materiale. I gas sono generalmente più facilmente compressi sotto pressione mentre i solidi possono essere compressi relativamente poco e con grande difficoltà. Il modulo di massa è una proprietà del materiale che indica il grado di resistenza di un materiale alla compressione. Può anche essere indicato con una serie di altri termini come modulo di elasticità di massa, modulo di compressione e altri.
Un modo per pensarlo è come il reciproco della comprimibilità. Un modulo di massa elevato per un materiale indica una resistenza alla compressione relativamente elevata, il che significa che è difficile da comprimere. Un valore basso indica una resistenza alla compressione relativamente bassa, il che significa che il materiale viene compresso relativamente facilmente. Ad esempio, il modulo di massa dell’acciaio è di diversi ordini di grandezza maggiore di quello dell’aria, che può essere compressa con relativa facilità con un compressore d’aria.
I valori del modulo di massa di un materiale variano a seconda di fattori quali la temperatura di quel materiale o la quantità di aria che vi viene miscelata. Quando un materiale si riscalda, il suo volume generalmente si espanderà, risultando così in una struttura fisica più aperta che è più facile da comprimere. L’aria intrappolata in un materiale influisce anche sulla struttura fisica di un materiale, influenzando così il suo modulo di massa.
Alcuni fluidi, come l’acqua o il fluido idraulico, sono talvolta indicati casualmente come fluidi incomprimibili. Questo non è strettamente accurato, ma poiché le loro compressibilità sono relativamente basse, il modulo di massa può essere ignorato in alcuni calcoli ingegneristici. In determinate circostanze, tuttavia, come in alcune situazioni di alta pressione, è necessario tenerne conto per garantire una corretta progettazione e funzionamento del sistema.
Ad esempio, le prestazioni delle apparecchiature idrauliche a pressioni molto elevate possono essere ridotte se il modulo di massa del fluido idraulico non viene preso in considerazione nella progettazione del sistema. Questo perché una parte dell’energia viene spesa per comprimere il fluido idraulico piuttosto che andare direttamente verso il lavoro svolto dall’attrezzatura. Il fluido nel sistema deve essere compresso fino al punto in cui resiste a un’ulteriore compressione prima che l’attrezzatura e il carico vengano applicati. La deviazione di energia dal compito principale può influenzare la posizione dell’apparecchiatura, la potenza disponibile per la funzione prevista, il tempo di risposta e così via.
Il modulo di massa è meno spesso una caratteristica di interesse rispetto ai solidi poiché in genere sono estremamente difficili da comprimere, ma è rilevante in alcune circostanze. La velocità con cui il suono viaggia attraverso un solido dipende in parte dal modulo di massa del materiale. Anche la quantità di energia che può essere immagazzinata in un solido è correlata a questa proprietà quindi è rilevante per lo studio dei terremoti e delle onde sismiche.
Come funzione matematica, questa proprietà del materiale è espressa come rapporto tra la pressione applicata e la variazione di volume della sostanza per unità di volume. Ciò produce un valore espresso nelle stesse unità utilizzate per esprimere la pressione perché le unità di volume si annullano. In forma grafica, è la pendenza della curva formata tracciando le pressioni applicate a un materiale rispetto ai corrispondenti volumi specifici del materiale a quelle pressioni.