แรงเฉือนเป็นแรงสารประกอบที่มีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยการถูกขนานไปกับพื้นผิวที่มันจะกระทำและมีแนวโน้มที่จะแบ่งร่างกายแทนที่ส่วนที่เกิดจากการตัด
เป็นแผนผังแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งแสดงแรงตัดที่ใช้กับจุดสองจุดที่แตกต่างกันของดินสอไม้ ในทางกลับกันแรงเฉือนต้องใช้สองแรงขนานและตรงกันข้ามซึ่งขึ้นอยู่กับความเข้มของมันสามารถทำให้ดินสอเสียรูปหรือแตกหักได้อย่างแน่นอน
รูปที่ 1. แรงเฉือนที่ใช้มือทำให้ดินสอหัก ที่มา: Pixabay
ดังนั้นแม้ว่าเราจะพูดถึงแรงเฉือนในเอกพจน์ แต่ในความเป็นจริงแล้วแรงสองแรงจะถูกนำไปใช้เนื่องจากแรงเฉือนเป็นแรงผสม กองกำลังเหล่านี้ประกอบด้วยสองแรง (หรือมากกว่าในกรณีที่ซับซ้อน) ที่ใช้กับจุดที่แตกต่างกันบนวัตถุ
แรงสองแรงที่มีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงกันข้ามกัน แต่มีแนวขนานกันของแรงกระทำจึงเป็นกองกำลังคู่กัน คู่ไม่ได้ให้การแปลวัตถุเนื่องจากผลลัพธ์เป็นศูนย์ แต่ให้แรงบิดสุทธิ
เมื่อใช้คู่วัตถุเช่นพวงมาลัยของยานพาหนะจะหมุนหรืออาจผิดรูปและหักได้เช่นเดียวกับในกรณีของดินสอและกระดานไม้ดังแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2. แรงเฉือนแบ่งแท่งไม้ออกเป็นสองส่วน สังเกตว่าแรงสัมผัสกันกับส่วนตัดขวางของบันทึก ที่มา: F. Zapata
แรงผิวและแรงมวล
แรงผสมเป็นส่วนหนึ่งของแรงที่เรียกว่าพื้นผิวเนื่องจากถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของร่างกายและไม่เกี่ยวข้องกับมวลของมัน แต่อย่างใด เพื่อชี้แจงประเด็นนี้ลองเปรียบเทียบแรงทั้งสองนี้ที่มักกระทำกับวัตถุ ได้แก่ น้ำหนักและแรงเสียดทาน
ขนาดของน้ำหนักคือ P = mg และเนื่องจากขึ้นอยู่กับมวลของร่างกายจึงไม่ใช่แรงที่พื้นผิว มันเป็นแรงมวลและน้ำหนักเป็นตัวอย่างที่มีลักษณะเฉพาะที่สุด
ตอนนี้แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิวสัมผัสและไม่ได้ขึ้นอยู่กับมวลของร่างกายที่มันกระทำดังนั้นจึงเป็นตัวอย่างที่ดีของแรงพื้นผิวที่มักปรากฏ
กองกำลังที่เรียบง่ายและกองกำลังผสม
แรงพื้นผิวอาจเป็นแบบง่ายหรือแบบผสม เราได้เห็นตัวอย่างของแรงผสมในแรงเฉือนแล้วและในส่วนของแรงเสียดทานนั้นแสดงเป็นแรงอย่างง่ายเนื่องจากลูกศรเพียงลูกเดียวก็เพียงพอที่จะแสดงในแผนภาพร่างกายที่แยกได้ของวัตถุ
แรงที่เรียบง่ายมีหน้าที่ในการพิมพ์การเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนไหวของร่างกายเช่นเรารู้ว่าแรงเสียดทานจลน์ระหว่างวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่กับพื้นผิวที่มันเคลื่อนที่ส่งผลให้ความเร็วลดลง
ในทางตรงกันข้ามกองกำลังผสมมีแนวโน้มที่จะทำให้ร่างกายเสียรูปและในกรณีของกรรไกรหรือกรรไกรผลลัพธ์สุดท้ายอาจเป็นการตัด แรงพื้นผิวอื่น ๆ เช่นความตึงหรือการบีบอัดทำให้ยาวขึ้นหรือบีบอัดร่างกายที่กระทำ
ทุกครั้งที่หั่นมะเขือเทศเพื่อเตรียมซอสหรือใช้กรรไกรตัดกระดาษให้ใช้หลักการที่อธิบายไว้ เครื่องมือตัดมักจะมีใบมีดโลหะแหลมสองอันเพื่อใช้แรงเฉือนกับหน้าตัดของวัตถุที่จะสับ
รูปที่ 3 แรงเฉือนในการดำเนินการ: หนึ่งในแรงถูกใช้โดยใบมีดอีกแรงหนึ่งคือแรงปกติที่เขียงออกแรง ที่มา: รูปอาหารสร้างโดย katemangostar - freepik.es
แรงเฉือน
ผลของแรงเฉือนขึ้นอยู่กับขนาดของแรงและพื้นที่ที่กระทำดังนั้นในทางวิศวกรรมจึงมีการใช้แนวคิดเรื่องความเค้นเฉือนซึ่งคำนึงถึงทั้งแรงและพื้นที่
ความเค้นนี้มีความหมายอื่น ๆ เช่นความเค้นเฉือนหรือความเค้นเฉือนและในโครงสร้างทางแพ่งสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาเนื่องจากความล้มเหลวหลายอย่างในโครงสร้างมาจากการกระทำของแรงเฉือน
ประโยชน์ของมันจะเข้าใจได้ทันทีเมื่อพิจารณาสถานการณ์ต่อไปนี้สมมติว่าคุณมีแท่งสองแท่งที่ทำจากวัสดุเดียวกัน แต่มีความหนาต่างกันซึ่งต้องได้รับแรงที่เพิ่มขึ้นจนกว่าพวกมันจะแตก
เห็นได้ชัดว่าในการทำลายแท่งที่หนาขึ้นจะต้องใช้แรงมากขึ้นอย่างไรก็ตามความพยายามก็เหมือนกันสำหรับแท่งใด ๆ ที่มีองค์ประกอบเดียวกัน การทดสอบเช่นนี้มักเกิดขึ้นในงานวิศวกรรมโดยให้ความสำคัญกับการเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับโครงสร้างที่คาดการณ์ไว้เพื่อให้ทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุด
ความเครียดและความเครียด
ในทางคณิตศาสตร์ถ้าความเค้นเฉือนแสดงเป็นτขนาดของแรงที่กระทำเป็น F และพื้นที่ที่มันทำหน้าที่เป็น A เราจะมีความเค้นเฉือนเฉลี่ย:
เป็นอัตราส่วนระหว่างแรงและพื้นที่หน่วยของความพยายามในระบบสากลคือนิวตัน / ม. 2เรียกว่าปาสกาลและย่อเป็น Pa ในระบบอังกฤษแรงปอนด์ / ฟุต2และแรงปอนด์ / นิ้ว2 .
ตอนนี้ในหลาย ๆ กรณีวัตถุที่อยู่ภายใต้ความเค้นเฉือนจะถูกเปลี่ยนรูปและจากนั้นจะคืนรูปทรงเดิมโดยไม่แตกหักจริงเมื่อความเค้นหยุดกระทำ สมมติว่าการเปลี่ยนรูปประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงความยาว
ในกรณีนี้ความเครียดและความเครียดเป็นสัดส่วนดังนั้นจึงสามารถพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:
สัญลักษณ์αหมายถึง "สัดส่วนกับ" และในแง่ของความเครียดมันถูกกำหนดให้เป็นความฉลาดทางระหว่างการเปลี่ยนแปลงในความยาวซึ่งจะถูกเรียกΔLและความยาวเดิมที่เรียกว่า L o ทางนี้:
โมดูลัสเฉือน
เนื่องจากผลหารระหว่างความยาวสองความยาวความเครียดจึงไม่มีหน่วย แต่เมื่อวางสัญลักษณ์ความเท่าเทียมกันค่าคงที่ของสัดส่วนจะต้องระบุ โทรหา G เพื่อพูดว่าค่าคงที่:
G เรียกว่าโมดูลัสเฉือนหรือโมดูลัสเฉือน มีหน่วยปาสคาลในระบบสากลและค่าของมันขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุ ค่าดังกล่าวสามารถกำหนดได้ในห้องปฏิบัติการโดยการทดสอบการกระทำของกองกำลังที่แตกต่างกันในตัวอย่างขององค์ประกอบที่แตกต่างกัน
เมื่อจำเป็นต้องกำหนดขนาดของแรงเฉือนจากสมการก่อนหน้าให้แทนที่นิยามของความเค้น:
แรงเฉือนเกิดขึ้นบ่อยมากและต้องคำนึงถึงผลกระทบในหลาย ๆ ด้านของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในโครงสร้างจะปรากฏที่จุดรองรับของคานอาจเกิดอุบัติเหตุและทำให้กระดูกหักและการปรากฏตัวของพวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงการทำงานของเครื่องจักรได้
พวกมันทำหน้าที่ขนาดใหญ่บนเปลือกโลกทำให้เกิดการแตกหักของหินและอุบัติเหตุทางธรณีวิทยาเนื่องจากการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก ดังนั้นพวกเขาจึงมีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างโลกอย่างต่อเนื่อง
อ้างอิง
- เบียร์, ฉ. 2553. กลศาสตร์ของวัสดุ. 5 ฉบับ McGraw Hill 7 - 9.
- ฟิตซ์เจอรัลด์ 2539 กลศาสตร์ของวัสดุ อัลฟ่าโอเมก้า. วันที่ 21-23
- Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6 เสื้อTH . เอ็ด Prentice Hall 238-242
- Hibbeler, RC 2006. กลศาสตร์ของวัสดุ. 6 ฉบับ การศึกษาของเพียร์สัน. 22-25
- Valera Negrete, J. 2005. หมายเหตุเกี่ยวกับฟิสิกส์ทั่วไป. ไต้หวัน 87-98
- วิกิพีเดีย ความเครียดเฉือน สืบค้นจาก: en.wikipedia.org.