Omrekenen van Gigapascal naar Newton per vierkante meter

Informatie over de Gigapascal (GPa)

De gigapascal is een drukeenheid gelijk aan een miljard pascal, geschreven GPa. Het zijn duizend megapascal en tienduizend bar. Het is de eenheid waarin de materiaalkunde stijfheid aangeeft in plaats van sterkte, en waarin de drukken binnen in planeten en in hogedruklaboratoria worden beschreven.

De elasticiteitsmodulus is haar voornaamste gebruik. Staal heeft een elasticiteitsmodulus van ongeveer 200 gigapascal, koper 117, aluminium 70, gewoon glas 70, beton rond 30, hout in de vezelrichting 10 tot 15, en rubber minder dan een tiende van één. Die getallen beschrijven hoeveel een materiaal onder belasting rekt, niet wanneer het breekt, en zij verklaren waarom een stalen balk met dezelfde sterkte als een aluminium balk toch minder doorbuigt.

De diamant markeert de top van de gewone schaal. Zijn modulus van ruwweg 1200 gigapascal is de hoogste van elk natuurlijk materiaal, en daarom maakt men er aambeelden van voor hogedrukwerk: niets anders kan zo hard duwen zonder eerst zelf te vervormen. Synthetische diamant wordt industrieel gemaakt bij ongeveer vijf gigapascal en hoge temperatuur, in persen die eigens gebouwd zijn om die druk te houden.

Het binnenste van de aarde wordt in dezelfde eenheid beschreven. De druk aan de onderkant van de korst ligt rond één gigapascal, op de grens tussen mantel en kern rond 136, en in het middelpunt van de planeet rond 360. Diamantaambeeldcellen in het laboratorium halen tegenwoordig de centrale waarde en gaan eroverheen, waardoor het gedrag van ijzer en silicaten onder planetaire omstandigheden rechtstreeks kan worden onderzocht in plaats van afgeleid.

Ter vergelijking oefent het diepste punt van de oceaan slechts ongeveer 0,11 gigapascal uit. Die vergelijking is het bewaren waard, want zij laat zien hoeveel groter geologische drukken zijn dan alles wat met water te maken heeft: de bodem van de Marianentrog is een duizendste van de druk in het middelpunt van de aarde.

Onder de gigapascal beschrijft de megapascal de sterkte, en erboven blijft weinig over dan sterrenfysica en theorie. De terapascal duikt vooral op bij de elasticiteitsmodulus van koolstofnanobuisjes en in het binnenste van reuzenplaneten, zodat de gigapascal in de praktijk het plafond is van het bereik waarin laboratoria en ingenieurs werken.

Eén gigapascal is gelijk aan 1 000 000 000 pascal, 1000 megapascal, 10 000 bar of ongeveer 145 000 pond per vierkante duim.

Informatie over de Newton per vierkante meter (N/m²)

De newton per vierkante meter is een drukeenheid gelijk aan één pascal. Het symbool is N/m². De twee zijn niet enkel gelijkwaardig maar gelijk: de pascal is de naam die aan deze samenstelling is gegeven, en voordat de Algemene Conferentie voor Maten en Gewichten die naam in 1971 aannam, had de SI-eenheid van druk in het geheel geen naam en werd zij voluit geschreven.

Beide vormen leven voort omdat zij op papier verschillend werk doen. De pascal is kort en leest als een eenheid op zichzelf, wat bij een meting past. De newton per vierkante meter toont haar dimensies, wat bij een berekening past, omdat zij zichtbaar maakt dat vermenigvuldigen met een oppervlak in vierkante meter een kracht in newton geeft.

De constructieleer steunt onophoudelijk op die tweede eigenschap. Veranderlijke belastingen worden in kilonewton per vierkante meter voorgeschreven, met ongeveer 1,5 voor een woning, 3 voor een kantoor en 5 voor een bijeenkomstruimte, en dat getal met het vloeroppervlak vermenigvuldigen geeft rechtstreeks de belasting in kilonewton die de liggers moeten dragen. Als kilopascal geschreven zouden dezelfde getallen kloppen maar de stap verbergen.

Sneeuw en wind volgen dezelfde afspraak. De sneeuwbelasting wordt in kilonewton per vierkante meter gegeven, van enkele tienden in een mild klimaat tot meerdere in de bergen, en de winddruk op een gevel evenzo. Doordat die belastingen met het eigen gewicht worden gecombineerd, dat van nature een kracht is, spaart het alle omrekenen om alles in newton te houden.

De constructie herhaalt zich één voorvoegsel lager. Eén newton per vierkante millimeter is precies één megapascal, en daarom staan materiaalsterktes op tekeningen even vaak als N/mm² als als MPa. Het patroon is het herkennen waard: waar een stuk kracht per oppervlak schrijft in plaats van een drukeenheid te noemen, is dat omdat de schrijver van de lezer verwacht dat die vermenigvuldigt.

Verder onderscheidt niets de twee vormen. Elke waarde in newton per vierkante meter kan zonder wijziging als pascal worden geschreven, en elke omrekentabel behandelt ze als één regel. De keuze hangt af van waarvoor het getal zo dadelijk zal dienen.

Eén newton per vierkante meter is gelijk aan 1 pascal, 0,01 millibar, 0,00001 bar of ongeveer 0,000145 pond per vierkante duim.