Il modulo di elasticità longitudinale di un materiale strutturale, o modulo di Young, è una grandezza fisica che caratterizza la proprietà dei materiali che ne assicura la resistenza alle deformazioni agendo in direzione longitudinale.
Il parametro caratterizza il grado di rigidità di un particolare materiale.
Il nome del modulo corrisponde al nome di Thomas Young, famoso fisico e scienziato inglese che studiò i processi di compressione e tensione per i materiali solidi. Questa quantità fisica è indicata dalla lettera latina E. Il modulo di Young è misurato in Pascal.
Il parametro Modulo di Young, o modulo di elasticità longitudinale, viene utilizzato in vari calcoli quando si testano i materiali per il grado di deformazione in trazione-compressione, nonché in flessione.
Va detto che la maggior parte dei materiali strutturali utilizzati sono caratterizzati da un indice di modulo di Young di valori sufficientemente grandi, che, di regola, sono dell'ordine di 109 Papà. Pertanto, per comodità di calcolo e registrazione, viene utilizzato un prefisso multiplo "giga" (GPa).
Di seguito sono riportati i valori del modulo di Young per alcunimateriali strutturali, che sono spesso utilizzati per vari scopi pratici. La durabilità delle strutture edilizie e di altri oggetti dipende dalle loro proprietà di resistenza.
Secondo la tabella sopra, il modulo massimo appartiene all'acciaio e il minimo al legno.
| Nome materiale |
IndicatoreE, [GPa] |
Nome materiale |
IndicatoreE, [GPa] |
| cromo | 300 | ottone | 95 |
| nichel | 210 | duralluminio | 74 |
| acciaio | 200 | alluminio | 70 |
| ghisa | 120 | vetro | 70 |
| cromo | 110 | stagno | 35 |
| ghisa grigia | 110 | cemento | 20 |
| silicio | 110 | lead | 18 |
| bronzo | 100 | albero | 10 |
La determinazione grafica del modulo di Young è possibile con l'ausilio di uno speciale diagramma di sollecitazione, che mostra una curva ottenuta da ripetute prove di resistenza dello stesso materiale.
In questo caso, il significato fisico del modulo di Young è trovare il rapporto matematico tra le sollecitazioni normali e le corrispondentiindicatori di deformazione in una determinata sezione del diagramma fino ad un determinato limite di proporzionalità σpc.
Sotto forma di un'espressione matematica, il modulo di Young si presenta così: E=σ/ε=tgα
Va anche detto che il modulo di Young è anche un fattore di proporzionalità nella descrizione matematica della legge di Hooke, che si presenta così: σ=Eε
Pertanto, la relazione diretta del modulo elastico con le caratteristiche misurate delle sezioni trasversali dei materiali partecipanti alle prove di rigidezza è espressa utilizzando indicatori quali EA ed E1.
EA è una misura di la rigidità tenso-compressiva del materiale nella sua sezione trasversale, dove A è il valore dell'area della sezione trasversale dell'asta.
E1 è la rigidità flessionale del materiale nella sua sezione trasversale, dove 1 è il valore del momento di inerzia assiale che si verifica nella sezione trasversale del materiale in prova.
Pertanto, il modulo di Young è un indicatore universale che consente di caratterizzare le proprietà di resistenza di un materiale da più lati.
