Formulên Densîtî û Modula Elastîk ji bo Çend Maddeyên Hişk, Şilek û Gazan
Fîzîk lêkolîna bingehîn a taybetmendî û diyardeyên xwezayê ye. Du têgehên girîng di fîzîkê de ku di têgihîştina taybetmendiyên madeyê de roleke sereke dilîzin, tîrbûn û modula elastîkbûnê ne. Ev gotar dê pênase, formul û mînakên sepandina van her du têgehan ji bo madeyên cûrbecûr di sê qonaxan de nîqaş bike: hişk, şilek û gaz.
Tîrbûn
Tîrbûn mîqdarek e ku giraniya madeyekê li gorî yekîneya qebareyê diyar dike. Tîrbûn dikare agahdarî li ser tîrbûna madeyekê peyda bike û pir caran di warên cûrbecûr ên zanist û pîşesaziyê de tê bikar anîn.
1. Pênasîn û Formula Tîrbûnê
Tîrbûn (\( \rho \)) dikare wekî rêjeya di navbera giraniya (\(m \)) û qebareya (\(V \)) ya madeyê de were pênasekirin. Formula matematîkî ev e:
\[
\rho = \frac{m}{V}
\]
Ko:
– \( \rho \) tîrbûn e,
– \( m \) girseya ye,
– \( V \) qebareya deng e.
2. Tîrbûna Maddeyên Hişk
Ji ber ku perçeyên wan ên pêkhatî bêtir nêzîkî hev in, tîrbûna madeyên hişk bi gelemperî ji ya şilek û gazan bilindtir e. Mînakên tîrbûna hin madeyên hişk ev in:
– Aluminum: \( 2.7 \, \text{g/cm}^3 \)
– Hesin: \( 7.87 \, \text{g/cm}^3 \)
– Zêr: \( 19.32 \, \text{g/cm}^3 \)
3. Tîrbûna Şileyê
Tîrbûna şilekan bi gelemperî ji ya madeyên hişk kêmtir e, lê ji ya gazan bilindtir e. Nimûneyên tîrbûna hin şilekan ev in:
– Av: \( 1 \, \text{g/cm}^3 \)
– Alkol: \( 0.789 \, \text{g/cm}^3 \)
– Cîwa: \( 13.6 \, \text{g/cm}^3 \)
4. Tîrbûna Gazê
Tîrbûna gazekê bi giranî bi zext û germahiyê ve girêdayî ye. Tîrbûna gazan ji ya madeyên hişk û şilek pir kêmtir e. Mînakên tîrbûna hin gazan ev in:
– Hewa: \( 0.001225 \, \text{g/cm}^3 \)
– Hîdrojen: \( 0.00008988 \, \text{g/cm}^3 \)
– Karbondîoksît: \( 0.001977 \, \text{g/cm}^3 \)
Modula Elastîkbûnê
Modula elastîkbûnê pîvanek ji bo hişkbûn an berxwedana materyalek li hember deformasyona elastîk dema ku rastî hêzekê tê ye. Çend celeb modulên elastîkbûnê hene, lê yên herî gelemperî modula Young, modula şikestinê, û modula girseyî ne.
1. Modula Young
Modula Young (\(E\)) pîvanek ji bo hişkbûna materyalê ye dema ku tê dirêjkirin an jî pêçandin. Modula Young dikare wekî rêjeya stresê (\(\sigma\)) beramberî kêşeyê (\(varepsilon\)) li sînorê elastîk ê materyalê were pênasekirin:
\[
E = \frac{\sigma}{\varepsilon}
\]
Ko:
– \( E \) modula Young e,
– \( \sigma \) stres e (hêz li ser yekîneya rûberê),
– \( \varepsilon \) zorê ye (guherîna dirêjahiyê li gorî dirêjahiya destpêkê).
Nimûneyên modulên Young ên hin materyalan ev in:
– Pola: \( 200 \, \text{GPa} \)
– Aluminum: \( 69 \, \text{GPa} \)
– Lastîk: \( 0.01 \, \text{GPa} \)
2. Modula Şêkirinê
Modula şikestinê (\( G \)) pîvanek ji bo hişkbûna materyalê ye dema ku ew rastî hêzek şikestinê tê. Modula şikestinê dikare wekî rêjeya tansiyona şikestinê (\( \tau \)) beramberî tansiyona şikestinê (\( \gamma \)) were pênasekirin:
\[
G = \frac{\tau}{\gamma}
\]
Ko:
– \( G \) modula birînê ye,
– \( \tau \) tansiyona birînê ye,
– \( \gamma \) deformasyona birînê ye.
Nimûneyên modulên birînê yên hin materyalan ev in:
– Pola: \( 80 \, \text{GPa} \)
– Aluminum: \( 25 \, \text{GPa} \)
– Lastîk: \( 0.0006 \, \text{GPa} \)
3. Modula Girseyî
Modula girseyî (\( K \)) pîvanek ji bo hişkbûna materyalê ye dema ku ew ji hemî aliyan ve rastî hêzek zextê ya yekreng tê (zexta îzotropîk). Modula girseyî dikare wekî rêjeya zextê (\( P \)) bi guherîna nisbî ya qebareyê (\( \Delta V / V \)) were pênasekirin:
\[
K = – \frac{P}{\Delta V / V}
\]
Ko:
– \( K \) modula girseyî ye,
– \( P \) zext e,
– \( \Delta V \) guherîna di qebareyê de ye,
– \( V \) qebareya destpêkê ye.
Nimûneyên modulên girseyî yên hin materyalan ev in:
– Pola: \( 160 \, \text{GPa} \)
– Av: \( 2.2 \, \text{GPa} \)
– Qedeh: \( 35 \, \text{GPa} \)
Serlêdanên di Jiyana Rojane de
1. Tîrbûn
Tîrbûn di gelek karan de tê bikar anîn, wek mînak di diyarkirina ka tiştek dê di avê de binav bibe an jî biherike. Bo nimûne, qeyik ji materyalên ku tîrbûna wan ji ya avê kêmtir e têne çêkirin da ku ew bikaribin biherikin. Tîrbûn di pîşesaziya materyalên avahîsaziyê de jî ji bo diyarkirina kalîte û hêza materyalan girîng e.
2. Modula Elastîkbûnê
Modula elastîkbûnê di endezyarî û sêwirandinê de tê bikar anîn da ku materyalên guncaw ji bo cûrbecûr serlêdanan diyar bike. Bo nimûne, pola pir caran di avakirina avahî û piran de tê bikar anîn ji ber ku modula Young a wê bilind e, ev tê vê wateyê ku ew dikare bêyî deformasyonek girîng li hember barên mezin bisekine. Lastîk di çêkirina lastîkan de tê bikar anîn ji ber ku modula Young a wê nizm e, ku dihêle ew şokan vemirîne û siwarbûnek rehet peyda bike.
Xelasî
Têgihîştina têgehên tîrbûn û modula elastîkbûnê di warên cûrbecûr ên zanist û pîşesaziyê de pir girîng e. Tîrbûn alîkariya me dike ku em tîrbûn û belavbûna girseya madeyekê fam bikin, di heman demê de modula elastîkbûnê agahdarî li ser hişkbûna materyalê û şiyana berxwedana li hember deformasyonê peyda dike. Bi têgihîştina formul û sepandina van her du têgehan, em dikarin taybetmendiyên madeyê çêtir fam bikin û wan di jiyana rojane de bicîh bînin.
