SMIČNA SILA: POVRŠINSKE I MASNE SILE - FIZIČKA - 2024

Poprečna sila je spoj sila koja je naznačena time što je paralelna s površinom na kojoj se vrši i teži podijeliti tijelo, zamjenjujući dijelove koji proizlaze iz reza.

Shematski je prikazan na slici 1, na kojoj je prikazana sila rezanja na dvije različite točke drvene olovke. Sila smicanja zauzvrat zahtijeva dvije paralelne i suprotne sile, koje su ovisno o njihovom intenzitetu sposobne deformirati olovku ili ih definitivno razbiti.

Slika 1. smična sila primijenjena rukama uzrokuje puknuće olovke. Izvor: Pixabay.

Iako govorimo o posmičnoj sili u jednini, u stvarnosti se primjenjuju dvije sile, budući da je posmična sila složena sila. Te se sile sastoje od dvije sile (ili više, u složenim slučajevima) koje se primjenjuju na različite točke na objektu.

Dvije sile iste veličine i suprotnog smjera, ali s paralelnim linijama djelovanja, čine par sila. Parovi ne osiguravaju prijevod objektima, jer je njihov rezultat nula, ali oni daju neto okretni moment.

S parom se predmeti poput volana vozila zakreću ili se mogu deformirati i razbiti, kao u slučaju olovke i drvene ploče prikazane na slici 2.

Slika 2. Sila smicanja dijeli drvenu šipku u dva dijela. Imajte na umu da su sile tangencijalne u presjeku trupaca. Izvor: F. Zapata.

Površinske sile i masne sile

Sastavljene sile dio su takozvanih površinskih sila, upravo zato što se primjenjuju na površini tijela i ni na koji način nisu povezane sa njihovom masom. Da bismo pojasnili točku, usporedimo ove dvije sile koje često djeluju na predmete: težina i sila trenja.

Jačina težine je P = mg i budući da ovisi o masi tijela, to nije površinska sila. To je sila mase, a težina je najkarakterističniji primjer.

Sada trenje ovisi o prirodi dodirnih površina, a ne o masi tijela na koje djeluje, stoga je dobar primjer površinskih sila koje se često pojavljuju.

Jednostavne sile i složene sile

Površinske sile mogu biti jednostavne ili složene. Već smo vidjeli primjer složene sile u smicarskoj sili, a sa svoje strane trenje je predstavljeno kao jednostavna sila, jer je jedna strelica dovoljna da je prikaže u shemi izoliranog tijela predmeta.

Jednostavne sile odgovorne su za ispis promjena u tijelu, na primjer, znamo da kinetička sila trenja između pokretnog predmeta i površine na kojoj se kreće rezultira smanjenjem brzine.

Suprotno tome, složene sile imaju tendenciju da deformiraju tijela, a u slučaju škara ili škara, krajnji rezultat može biti rez. Ostale površinske sile, poput napetosti ili kompresije, produžuju ili stišću tijelo na koje djeluju.

Svaki put kada se rajčica reže za pripremu umaka ili se škarama rabe listovi papira, vrijede opisana načela. Alati za rezanje obično imaju dvije oštre metalne oštrice za primjenu sile smicanja na poprečni presjek predmeta koji treba sjeckati.

Slika 3. Snaga smicanja u djelovanju: jednu silu djeluje nožem noža, a drugu onu normalnu koju vrši daska za rezanje. Izvor: Fotografija hrane stvorena od strane katemangostar - freepik.es

Naprezanje kod smicanja

Učinci sile smicanja ovise o veličini sile i području na koje djeluje, pa se u inženjerstvu široko koristi pojam smicanja napona, koji uzima u obzir i silu i područje.

Ovaj stres ima i druga značenja kao što su naponi smicanja ili naponi smicanja, a kod građevinskih konstrukcija izuzetno je važno to uzeti u obzir, jer mnogi propusti u konstrukcijama potječu od djelovanja posmičnih sila.

Njegova je korisnost odmah shvaćena ako uzmemo u obzir sljedeću situaciju: pretpostavimo da imate dvije šipke istog materijala, ali različite debljine, koje su izložene sve većim silama dok se ne raspadnu.

Očito je da se za razbijanje debljine šipke mora primijeniti veća sila, no napor je isti za sve šipke koje imaju isti sastav. Ovakvi testovi su česti u inženjeringu, s obzirom na važnost odabira pravog materijala za optimalno funkcioniranje projicirane konstrukcije.

Stres i naprezanje

Matematički, ako označimo smicno naprezanje kao τ, jačinu primijenjene sile kao F i područje na koje djeluje kao A, imamo prosječni smicalni napon:

Budući da je kvocijent između sile i područja, jedinica napora u međunarodnom sustavu je newton / m ², nazvan Pascal i skraćeno Pa. U engleskom sustavu pound-force / foot ² i pound-force / inč ².

Međutim, u mnogim slučajevima se predmet pod utjecajem posmičnog naprezanja deformira, te vraća svoj prvotni oblik, a da se zapravo ne razbije, nakon što stres prestane djelovati. Pretpostavimo da se deformacija sastoji od promjene u duljini.

U ovom su slučaju napon i deformacija proporcionalni, pa se može uzeti u obzir sljedeće:

Simbol ∝ znači "proporcionalan", a što se tiče deformacije jedinice, on je definiran kao kvocijent između promjene duljine, koja će se zvati ΔL, i izvorne duljine, nazvane L _o. Na ovaj način:

Modul smicanja

Budući da je kvocijent između dvije duljine, soj nema jedinice, ali kad postavlja simbol jednakosti, konstanta proporcionalnosti mora ih osigurati. Pozivanje G spomenutoj konstanti:

G naziva se modul smicanja ili modul smicanja. Ima Pascalove jedinice u međunarodnom sustavu i njegova vrijednost ovisi o prirodi materijala. Takve vrijednosti mogu se utvrditi u laboratoriju ispitivanjem djelovanja različitih sila na uzorke različitih sastava.

Kad je potrebno odrediti veličinu smicarske sile iz prethodne jednadžbe, jednostavno zamijenite definiciju napona:

Makaze su vrlo česte i njihovi učinci moraju se uzeti u obzir u mnogim aspektima znanosti i tehnologije. U konstrukcijama se pojavljuju na potpornim točkama greda, mogu nastati tijekom nesreće i slomiti kost, a njihova prisutnost može promijeniti rad strojeva.

Oni djeluju u velikoj mjeri na zemljinoj kori uzrokujući lomove stijena i geološke nesreće, zahvaljujući tektonskoj aktivnosti. Stoga su odgovorni i za kontinuirano oblikovanje planeta.

Reference

1. Beer, F. 2010. Mehanika materijala. 5.. Izdanje. McGraw Hill. 7 - 9.
2. Fitzgerald, 1996. Mehanika materijala. Alfa Omega. 21-23.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: Načela s primjenama. 6. ^{t th} Ed. Prentice Hall. 238-242.
4. Hibbeler, RC 2006. Mehanika materijala. 6.. Izdanje. Pearson Education. 22 -25
5. Valera Negrete, J. 2005. Bilješke o općoj fizici. UNAM. 87-98.
6. Wikipedia. Stres smicanja. Oporavilo sa: en.wikipedia.org.