Plik siła ścinająca Jest to siła złożona, która charakteryzuje się tym, że jest równoległa do powierzchni, na którą jest wywierana i ma tendencję do dzielenia ciała, przemieszczając sekcje powstałe w wyniku cięcia..
Jest to schematycznie przedstawione na figurze 1, na której pokazano siłę tnącą przyłożoną do dwóch różnych końcówek drewnianego ołówka. Siła ścinająca z kolei wymaga dwóch równoległych i przeciwstawnych sił, które w zależności od ich intensywności mogą zdeformować ołówek lub zdecydowanie go złamać..
Tak więc, nawet jeśli mówimy o sile ścinającej w liczbie pojedynczej, w rzeczywistości mają one zastosowanie dwa siły, ponieważ siła ścinająca wynosi a siła złożona. Siły te składają się z dwóch sił (lub więcej, w złożonych przypadkach) przyłożonych w różnych punktach obiektu.
Dwie siły o tej samej wielkości i przeciwnych kierunkach, ale z równoległymi liniami działania, tworzą a moment obrotowy. Momenty nie zapewniają przesunięcia obiektów, ponieważ ich wypadkowa wynosi zero, ale zapewniają moment obrotowy netto.
W przypadku pary przedmioty, takie jak kierownica pojazdu, są obracane lub mogą zostać zdeformowane i złamane, jak w przypadku ołówka i drewnianej tablicy pokazanej na rysunku 2.
Indeks artykułów
Siły złożone wchodzą w skład tzw siły powierzchniowe, właśnie dlatego, że nakładane są na powierzchnię ciał i nie są w żaden sposób związane z ich masą. Aby wyjaśnić ten punkt, porównajmy te dwie siły, które często działają na obiekty: ciężar i siłę tarcia..
Wielkość ciężaru wynosi P = mg, a ponieważ zależy od masy ciała, nie jest to siła powierzchniowa. To jest siła masowa, a waga jest najbardziej charakterystycznym przykładem.
Jednak tarcie zależy od rodzaju powierzchni styku, a nie od masy ciała, na które działa, dlatego jest dobrym przykładem sił powierzchniowych, które często się pojawiają..
Siły powierzchniowe mogą być prosty lub złożony. Widzieliśmy już przykład siły złożonej w sile ścinającej, a ze swojej strony tarcie jest reprezentowane jako siła prosta, ponieważ wystarczy jedna strzała, aby przedstawić ją na diagramie izolowanego ciała obiektu..
Za wypisywanie zmian ruchu ciała odpowiedzialne są siły proste, np. Wiemy, że siła tarcia kinetycznego między poruszającym się obiektem a powierzchnią, po której się porusza, powoduje zmniejszenie prędkości.
Wręcz przeciwnie, siły złożone mają tendencję do deformowania ciał, aw przypadku ścinania lub ścinania wynikiem końcowym może być cięcie. Inne siły powierzchniowe, takie jak rozciąganie lub ściskanie, wydłużają lub ściskają ciało, na które działają.
Za każdym razem, gdy pomidor jest krojony w celu przygotowania sosu lub nożyczkami do wycinania kartki papieru, obowiązują opisane zasady. Narzędzia tnące mają zwykle dwa ostre metalowe ostrza, które przykładają siłę ścinającą do przekroju ciętego przedmiotu..
Skutki siły ścinającej zależą od wielkości siły i obszaru, na którym ona działa, więc w inżynierii koncepcji naprężenie ścinające, który bierze pod uwagę zarówno siłę, jak i obszar.
Ten wysiłek ma inne znaczenie, takie jak wytrzymałość na ścinanie lub naprężenie ścinające, aw konstrukcjach budowlanych niezwykle ważne jest, aby wziąć to pod uwagę, ponieważ wiele uszkodzeń konstrukcji wynika z działania sił ścinających.
Jego użyteczność jest natychmiast zrozumiała, gdy rozważymy następującą sytuację: załóżmy, że masz dwa pręty z tego samego materiału, ale różnej grubości, które są poddawane działaniu rosnących sił, aż do pęknięcia..
Oczywiste jest, że aby złamać grubszy pręt, należy przyłożyć większą siłę, jednak wysiłek jest taki sam dla każdego batonu o tym samym składzie. Takie testy są częste w inżynierii, biorąc pod uwagę znaczenie doboru odpowiedniego materiału, aby projektowana konstrukcja działała optymalnie..
Matematycznie, jeśli naprężenie ścinające jest oznaczone jako τ, Do wielkości przyłożonej siły jako F i do obszaru, na którym działa jako A, mamy średnie naprężenie ścinające:
τśredni= F / A
Będąc stosunkiem siły do powierzchni, jednostką wysiłku w systemie międzynarodowym jest niuton / mdwa, zwany Pascal i w skrócie Pa. W systemie angielskim używa się funta-siły / stopy dwa i funt-siła / caldwa.
Jednak w wielu przypadkach obiekt poddany naprężeniu ścinającemu ulega odkształceniu, a następnie odzyskuje swój pierwotny kształt bez faktycznego pękania, gdy naprężenie przestaje działać. Załóżmy, że odkształcenie polega na zmianie długości.
W tym przypadku naprężenie i odkształcenie są proporcjonalne, dlatego można wziąć pod uwagę:
Wytrzymałość na ścinanie ∝ Deformacja jednostki
Symbol ∝ oznacza „proporcjonalnie do”, a jeśli chodzi o odkształcenie jednostkowe, definiuje się je jako iloraz między zmianą długości, która będzie nazywana ΔL, a pierwotną długością, zwaną Llub. W ten sposób:
τ ∝ (ΔL / L.lub)
Będąc ilorazem dwóch długości, odkształcenie nie ma jednostek, ale umieszczając symbol równości, musi je zapewniać stała proporcjonalności. Wołanie G, aby powiedział stałą:
τ = G (ΔL / L.lub)
Wzywa się G. moduł ścinania lub moduł tnący. Posiada jednostki Pascal w systemie międzynarodowym, a jego wartość zależy od rodzaju materiału. Takie wartości można wyznaczyć w laboratorium, badając działanie różnych sił na próbki o różnym składzie..
Gdy wymagane jest określenie wielkości siły ścinającej z poprzedniego równania wystarczy podstawić definicję naprężenia:
τ = F / A = G (ΔL / L.lub)
I jasne:
F = A × G (ΔL / L.lub)
Siły poprzeczne występują bardzo często, a ich skutki należy brać pod uwagę w wielu aspektach nauki i techniki. W konstrukcjach pojawiają się w punktach podparcia belek, mogą powstać podczas wypadku i złamać kość, a ich obecność może wpłynąć na działanie maszyn..
Oddziałują na dużą skalę na skorupę ziemską, powodując pęknięcia skał i wypadki geologiczne dzięki aktywności tektonicznej. Dlatego są również odpowiedzialni za ciągłe kształtowanie planety.
Jeszcze bez komentarzy