مدول یانگ

تصور کنید یک قطعه‌ی لاستیکی را از دو طرف می‌کشید. این لاستیک چه رفتاری از خود نشان می‌دهد؟

مشخص است که تا حد مشخصی از تنش (نیرو بر واحد سطح)، لاستیک کش می‌آید و اگر‌ آن را به حال خود رها کنیم، دوباره به شکل اول خود باز می‌گردد و طول آن تغییری نمی‌کند. در واقع این لاستیک، ابتدا دقیقا به شکل اِلاستیک (Elastic) عمل می‌کند و رفتاری اِلاستیک از خود نشان می‌دهد. درست شبیه انسانی که اگر او را تا حدی تحت فشار قرار دهیم و سپس فشار را از روی او برداریم، دوباره به حالت اول برمی‌گردد، گویی اصلا اتفاقی نیفتاده است. به این حداکثر تنشی که اگر از آن نگذریم، جامد به حالت اول خود بازمی‌گردد تنش تسلیم (Yield Stress) گفته می‌شود. البته میزان آن برای همه‌ی مواد و همه‌ی انسان‌ها یکسان نیست. بعضی‌ها حساس‌ترند و بعضی‌ها مقاوم‌تر. اگر بخواهیم یک پارامتر تعریف کنیم که نشان دهد تحت یک نیروی مشخص، طول آن قطعه چه میزان تغییر کرده است، پارامتری تحت عنوان مدول یانگ (Young’s Modulus) را داریم. مقدار مدول یانگ برای لاستیک بسیار کم و برای فولاد بسیار بالاست. به این معنی که می‌توانیم شکل یک لاسیتک‌ را با نیرویی کم تغییر دهیم، اما برای تغییر شکل یک قطعه‌ی فولادی، باید نیرویی زیادی صرف کنیم.

حالا دوباره قطعه‌ی لاستیکی را از دو طرف می‌کشیم، اما این بار از حد قبلی بالاتر می‌رویم. لاستیک کش می‌آید و کش می‌آید و در نهایت به جایی می‌رسیم که وقتی آن را رها می‌کنیم، دیگر به حالت اول باز نمی‌گردد. در این حالت، لاستیک دارای خاصیت پلاستیک (Plastic) است. در حالت پلاستیک، تغییر برگشت پذیر نیست. به خاطر همین، وقتی یک قطعه‌ی پلاستیکی را خم می‌کنید، دوباره به حالت اول بر نمی‌گردد. درست مثل انسانی که از حد مشخصی بیشتر به او فشار وارد کنید، آن انسان دیگر، آن انسان اول نمی‌شود. اما ما باز به این هم بسنده نمی‌کنیم و دوباره قطعه‌ی لاستیکی را با نیرویی بیشتر از دو طرف می‌کشیم، لاستیک نازک و نازک‌تر می‌شود، اما ناگهان در نقطه‌ی مشخص، لاستیک از وسط پاره می‌شود. به این نقطه، تنش شکست (fracture stress) گفته می‌شود.

در مورد آن انسان هم اگر فشار را تا نقطه‌ی شکست ادامه دهیم، ناگهان آن انسان می‌شکند. بهتر است با انسان‌ها در همان ناحیه‌ی الاستیک رفتار کنیم و آنقدر به آن‌ها فشار وارد نکنیم که مانند پلاستیک، تغییر شکل دهند و دیگر به حالت اول بازنگردند. بدتر از آن، آنقدر آن‌ها را تحت فشار قرار ندهیم که ناگهان بشکنند.

– اَبا اِباد

تصویر: تیر و کمان سنگی، اگر لاستیک آن را آنقدر بکشید تا تنش شکست برسد، برخورد آن با دستتان بسیار دردناک خواهد بود. البته ما خراسانی‌ها آن را پلخمون می‌نامیم، فکر می‌کنم همدانی‌ها نیز همین اصطلاح را به کار می‌برند.