Le module de Young est une mesure de la difficulté de comprimer un matériau, comme l’acier. Il mesure la pression et est généralement calculé en termes de pascals (Pa). Il est le plus souvent utilisé par les physiciens pour déterminer la déformation, une mesure de la façon dont un matériau réagit à une pression, comme le fait d’être comprimé ou étiré.
Les forces interatomiques ou les forces qui maintiennent un matériau ensemble sont fortement associées à la compréhension de cette mesure. Les atomes d’un solide exercent à la fois des forces répulsives ou négatives et attractives ou positives les uns sur les autres. Les forces créées par les atomes n’atteignent un équilibre que lorsqu’elles sont parfaitement séparées. Par exemple, si les atomes sont trop rapprochés ou s’ils sont trop éloignés les uns des autres, les atomes ne seront plus en parfait équilibre. Dès qu’ils ne seront plus en équilibre, ils s’opposeront à l’action qui leur est appliquée.
Plus les forces interatomiques sont raides, plus la valeur du module d’Young sera grande et plus le matériau s’opposera à l’action. Par exemple, si les forces interatomiques sont rigides, alors cette mesure sera grande et le matériau ne rétrécira pas autant lorsqu’il est comprimé.
Lorsqu’il étudie la physique de l’acier, un scientifique doit d’abord se rappeler que l’acier est principalement composé d’atomes de fer. Par conséquent, le module de Young de l’acier est approximativement le même que le module de Young du fer. Le module d’Young du fer étant de 195,000,000,000 195 XNUMX XNUMX Pa ou XNUMX gigapascals (GPa), il est considéré comme très grand et très difficile à comprimer.
Comprendre que l’acier est extrêmement difficile à comprimer est important dans la vie de tous les jours. Par exemple, il peut être utilisé pour construire des bâtiments et ne pas se compresser, ce qui ruinerait l’intégrité de la structure du bâtiment. Un cube d’acier de seulement 1 mètre (3.28 pieds) de largeur, de hauteur et de profondeur ne se comprimerait qu’à environ un micron tout en supportant le poids d’un autobus scolaire, en raison de la pression qu’il peut supporter. En comparaison, un cube composé des mêmes dimensions et composé de plomb a une valeur inférieure pour le module de Young. Le cube de plomb compresserait 14 fois plus que le cube d’acier.
Le module de Young peut également être utilisé dans le calcul de la tension, où les atomes sont séparés au lieu d’être comprimés ensemble. Dans ces cas, la contrainte est négative car les atomes sont étirés au lieu d’être comprimés. Le concept principal qui doit être compris est que dans les deux cas, c’est la rigidité des forces entre les atomes qui est mesurée – qu’ils soient comprimés ou étirés. Par conséquent, la pression calculée pour le module de Young ne change pour aucun type de mesure.