Kaj je modul togosti?

Modul togosti ali strižni modul se uporablja za določitev, kako elastični ali upogljivi bodo materiali, če jih strižemo, kar se potiska vzporedno z nasprotnih strani. Ta lastnost postane uporaben del številnih izračunov in se imenuje koeficient elastičnosti med striženjem. Izmerimo ga lahko s preskusom strižne deformacije, ki se izvede tako, da se palica iz določenega materiala namesti v objemko in na izmerjeni razdalji od objemke uporabi sila samo na eno stran palice.

Obstajajo tri priljubljene aplikacije za formulo strižnega modula. Youngov modul za strune in Bulkov modul za pline potrebujeta strižni modul, da napoveta, kako se v plinih oblikujejo valovi. Preskus strižne deformacije se uporablja tudi, če je že znano predvideti količino sile, ki je potrebna za upogibanje materiala.

Znanstveniki materialov in uporabni fiziki uporabljajo ta koncept na posebne načine. Razumevanje modula togosti bo pomagalo izbrati pravi material za gradnjo v številnih okoliščinah. Manjša kot je sila, lažje se bo material upognil. Za večino materialov je izračunan in javno zabeležen. Zlata palica se bo lažje upognila kot palica enake debeline iz jekla, na primer, in strižni modul to jasno kaže pri večini primerjav.

Na majhnih ravneh se modul togosti nanaša na atome, ki drsijo drug čez drugega. To pomaga razložiti, zakaj nanjo vplivata tudi temperatura in tlak. Čim hladnejši je predmet in pod večjim pritiskom je, bolj tog ali trd postane. Pri visokih temperaturah in nizkih tlakih se večina materialov začne topiti in jih je lažje upogibati.

Predvidevanje te lastnosti je lahko zelo težko. Izvedba preskusa strižne deformacije lahko poda meritev za razpoložljive materiale. Težko je odkriti nove materiale, ki kažejo boljšo učinkovitost v določenih pogojih, na primer na dnu oceana. V nekaterih primerih materiali niso bili nikoli ustvarjeni in znanstveniki uporabljajo matematiko za napovedovanje strižnega modula.

Običajne izkušnje z materiali je mogoče razložiti s to lastnostjo. Večina ljudi razume, da so diamanti zelo trdi – imajo modul togosti, ki je 10-krat višji od modula jekla. Gumice se brez napora ovijajo in zvijajo, njihova velikost pa je zelo majhna. Tanke kovinske pločevinke je enostavno upogniti, debele plastike pa ne, ker čeprav so kovine bolj toge, debeline niso enake.