Física de módulo a granel

Módulo a granel, constante numérica que describe las propiedades elásticas de un sólido o fluido cuando está bajo presión en todas las superficies. La presión aplicada reduce el volumen de un material, que vuelve a su volumen original cuando se elimina la presión. A veces denominado incompresibilidad, el módulo de volumen es una medida de la capacidad de una sustancia para soportar cambios de volumen cuando está bajo compresión en todos los lados. Es igual al cociente de la presión aplicada dividido por la deformación relativa.

En este caso, la deformación relativa, comúnmente llamada deformación, es el cambio en el volumen dividido por el volumen original. Por lo tanto, si el volumen original V _o de un material se reduce por una presión aplicada p a un nuevo volumen V _n, la deformación se puede expresar como el cambio en el volumen, V _o - V _n, dividido por el volumen original, o (V _o - V _n) / V _o. El módulo en sí mismo, que, por definición, es la presión dividida por la deformación, puede expresarse matemáticamente como

Cuando el módulo de volumen es constante (independiente de la presión), esta es una forma específica de la ley de elasticidad de Hooke.

Debido a que el denominador, deformación, es una relación sin dimensiones, las dimensiones del módulo de volumen son las de presión, fuerza por unidad de área. En el sistema inglés, el módulo de volumen puede expresarse en unidades de libras por pulgada cuadrada (generalmente abreviado a psi), y en el sistema métrico, newtons por metro cuadrado (N / m ²) o pascales.

El valor del módulo de volumen para el acero es de aproximadamente 2.3 × 10 ⁷ psi, o 1.6 × 10 ¹¹ pascales, tres veces el valor para el vidrio. Por lo tanto, solo se necesita un tercio de la presión para reducir una esfera de vidrio en la misma cantidad que una esfera de acero del mismo tamaño inicial. Bajo igual presión, la disminución proporcional en el volumen de vidrio es tres veces mayor que la del acero. También se puede decir que el vidrio es tres veces más compresible que el acero. De hecho, la compresibilidad se define como el recíproco del módulo de masa. Una sustancia que es difícil de comprimir tiene un gran módulo de masa pero una pequeña compresibilidad. Una sustancia que es fácil de comprimir tiene una alta compresibilidad pero un módulo de volumen bajo.