O módulo de elasticidade longitudinal de um material estrutural, ou módulo de Young, é uma grandeza física que caracteriza a propriedade dos materiais que garante sua resistência a deformações atuando na direção longitudinal.
O parâmetro caracteriza o grau de rigidez de um determinado material.
O nome do módulo corresponde ao nome de Thomas Young, um famoso físico e cientista inglês que estudou os processos de compressão e tensão para materiais sólidos. Esta quantidade física é denotada pela letra latina E. O módulo de Young é medido em Pascal.
O parâmetro módulo de Young, ou módulo de elasticidade longitudinal, é usado em vários cálculos ao testar materiais quanto ao grau de deformação em tensão-compressão, bem como em flexão.
Deve-se dizer que a maioria dos materiais estruturais utilizados são caracterizados pelo índice de módulo de Young de valores suficientemente grandes, que, em regra, são da ordem de 109 Pai Portanto, para a conveniência dos cálculos e da gravação, é usado um prefixo múltiplo "giga" (GPa).
Abaixo estão os valores do módulo de Young para algunsmateriais estruturais, que são frequentemente usados para vários propósitos práticos. A durabilidade das estruturas de construção e outros objetos depende de suas propriedades de resistência.
De acordo com a tabela acima, o módulo máximo pertence ao aço e o mínimo à madeira.
| Nome do material |
IndicadorE, [GPa] |
Nome do material |
IndicadorE, [GPa] |
| cromo | 300 | bronze | 95 |
| níquel | 210 | duralumínio | 74 |
| aço | 200 | alumínio | 70 |
| ferro fundido | 120 | vidro | 70 |
| cromo | 110 | tin | 35 |
| ferro fundido cinzento | 110 | concreto | 20 |
| silício | 110 | lead | 18 |
| bronze | 100 | árvore | 10 |
A determinação gráfica do módulo de Young é possível com a ajuda de um diagrama de tensão especial, que mostra uma curva obtida a partir de repetidos testes de resistência do mesmo material.
Neste caso, o significado físico do módulo de Young é encontrar a razão matemática das tensões normais para a correspondenteindicadores de deformação em uma determinada seção do diagrama até um limite de proporcionalidade especificamente dado σpc.
Na forma de uma expressão matemática, o módulo de Young fica assim: E=σ/ε=tgα
Deve-se dizer também que o módulo de Young também é um fator de proporcionalidade na descrição matemática da lei de Hooke, que fica assim: σ=Eε
Portanto, a relação direta do módulo de elasticidade com as características medidas das seções transversais dos materiais que participam dos testes de rigidez é expressa usando indicadores como EA e E1.
EA é uma medida de a rigidez tração-compressão do material em sua seção transversal, onde A é o valor da área da seção transversal da haste.
E1 é a rigidez à flexão do material em sua seção transversal, onde 1 é o valor do momento de inércia axial que ocorre na seção transversal do material sendo testado.
Assim, o módulo de Young é um indicador universal que permite caracterizar as propriedades de resistência de um material de vários lados.
