НАПОН СМИЦАЊА: КАКО СЕ ИЗРАЧУНАВА И КАКО СЕ ВЕЖБЕ РЕШАВАЈУ - ФИЗИЧКИ - 2025

Познато је као смицно напрезање које настаје применом две силе паралелне на површину и у супротном смеру. На овај начин објект можете поделити на два дела, чинећи да се делови преклапају једни преко других.

Директне силе смицања свакодневно се примењују на тканине, папире или метале, под притиском маказе, гиљотине или маказе. Такође се појављују у конструкцијама као што су вијци или вијци, мозгови, греде, клинови и заваривање.

Слика 1. Стицање маказе врши се маказом. Извор: Пикабаи

Неопходно је разјаснити да није увек намењено пресецању или резању, али смицални напон има тенденцију да деформише предмет на који се наноси; Због тога греде изложене стрижном напрезању пропадају под својом тежином. Следећи примери разјашњавају тачку.

На слици 2 приказана је једноставна шема за илустрацију горе наведеног. То је објект на који две силе делују у супротним смеровима. Постоји замишљена равнина сечења (није уцртана) и силе делују једна са сваке стране равнине, пресечећи шипку на два дела.

У случају шкаре: свака сечива или ивица примењују силу на пресек (кружни) предмета који се сече, раздвајајући га на два дела, попут низа на слици 1.

Слика 2. Двије приказане силе дјелују на силу која има тенденцију да раздвоји шипку у двије. Извор: Адре-ес

Маказе напрезања могу проузроковати деформације

Можете покушати да искажете силу сечења клизањем руке преко корица затворене књиге. Други поклопац мора остати фиксиран на столу, што се може постићи подржавањем слободне руке тако да се не помера. Књига ће се мало деформисати овом акцијом, како је истакнуто на следећој слици:

Слика 3. Примена посмичног напрезања на књигу изазива деформацију. Извор: Крисхнаведала

Ако се пажљиво анализира ова ситуација, примећују се већ поменуте две силе, али овог пута примењене хоризонтално (у фуксији). Једна је рука ваше једне стране, а друга је нанешена на површину стола на супротној страни књиге која је фиксирана.

Књига се не ротира, иако би те силе могле проузроковати нето обртни момент или тренутак. Да би се то избегло постоје и друге две вертикалне силе (у тиркизној); ону која је примењена другом руком и ону нормалну коју врши стол, чији нето тренутак делује у супротном смеру, спречавајући ротационо кретање.

Како се израчунава напон смицања?

Маказе напрезања појављују се чак и унутар људског тела, јер циркулирајућа крв континуирано врши тангенцијалне силе на унутрашњости крвних судова, изазивајући мале деформације у зидовима.

Ваше размишљање је важно при одређивању шансе да структура пропадне. У смицарским силама се не узима у обзир само сила, већ и подручје на које делује.

То се одмах разуме када се узму две цилиндричне шипке исте дужине, израђене од истог материјала, али различите дебљине, и подвргавају их све већим напонима док се не покидају.

Очигледно да ће потребне силе бити сасвим другачије, јер је једна трака тања од друге; међутим напор ће бити исти.

Напон смицања означен је грчким словом τ (тау) и израчунава се као квоцијент између величине примењене силе Ф и површине А површине на коју делује:

Тако израчунат напор је онај који производи просечну силу на дотичној површини, јер сила не делује на једну тачку на површини, већ се распоређује по њој и није једнолико. Међутим, расподјела се може представити резултирајућом силом која дјелује на одређену тачку.

Димензије посмичног напрезања су сила на површину. У јединицама међународног система одговарају невтону / квадратном метру, јединици која се зове Пасцал и скраћено Па.

Оне су исте јединице за притисак, па су енглеске јединице фунта-сила / фт ² и фунта-сила / инч ² такође одговарајуће.

Стегнути напрезање и деформације

У многим ситуацијама јачина напона смицања пропорционална је напрезању узрокованом у објекту, попут књиге у претходном примеру, које ће се вратити у првобитне димензије чим је рука уклоњена. У том случају:

Константа пропорционалности у овом случају је модул смицања, модул крутости или модул смицања (Г):

τ = Г. γ

Са γ = Δ Л / Л _о , где је Δ Л разлика између крајње и почетне дужине. Комбиновањем датих једначина може се пронаћи израз напрезања узрокованог стресом:

Вредност константе Г налази се у табелама и њене јединице су исте као и напони, јер је напон без димензија. Већину времена вредност Г је половина или једна трећина вредности Е, модула еластичности.

У ствари су повезани изразом:

Где је Поиссонов модул, друга еластична константа материјала чија је вредност између 0 и ½. Управо је то разлог зашто је Г заузврат између Е / 3 и Е / 2.

Решене вежбе

-Вежба 1

За спајање две гвоздене плоче користи се челични вијак који мора да одоли смицним силама до 3200 Н. Колики је минимални пречник вијка ако је фактор сигурности 6,0? Познато је да материјал одолева до 170 к 10 ⁶ Н / м ² .

Решење

Напрезање на смицање којем је подвргнут вијак долази од сила приказаних на доњој слици. Фактор сигурности је бездимензијска количина и повезан је са највећим дозвољеним напоном:

Напон смицања = Ф / А = Највећи дозвољени фактор напона / сигурности

Због тога је подручје следеће:

А = Ф к фактор сигурности / смицање напона = 3200 к 6/170 к 10 ⁶ = 0,000113 м ²

Подручје завртња даје πД ² /4, дакле пречника:

Д ² = 4 к А / π = 0,000144 м ²

Слика 4. Натезни притисак на вијак. Извор: селф маде.

Д = 0,012 м = 12 мм.

-Вежба 2

Дрвена клин или довел се користи да спречи окретање котура из напрезања Т ₁ и Т ₂ , у односу на 3 инча осе. Димензије игле су приказане на слици. Пронађите јачину смицања напона на блоку, ако приказане силе дјелују на ременицу:

Слика 5. Дијаграм слободног тијела на примјер 2. Извор: властити елаборат.

Решење

С д = 1,5 инча:

Ова сила изазива притисак смицања:

Референце

1. Беер, Ф. 2010. Механика материјала. 5. Едитион. МцГрав Хилл. 7 - 9.
2. Фитзгералд, 1996. Механика материјала. Алпха Омега. 21-23.
3. Гианцоли, Д. 2006. Физика: принципи примјене. 6 ^-ог ур. Ницему. 238-242.
4. Хиббелер, РЦ 2006. Механика материјала. 6. Едитион. Пеарсон Едуцатион. 22 -25
5. Валера Негрете, Ј. 2005. Биљешке о општој физици. УНАМ. 87-98.
6. Википедиа. Јак стрес. Опоравак од: ен.википедиа.орг.