NYÍRÓERŐ: FELSZÍNI ÉS TÖMEG ERŐK - FIZIKAI - 2025

A nyíróerő egy összetett erő, amelyet azzal jellemezünk, hogy párhuzamos azzal a felülettel, amelyen kifejti az erőt, és hajlamos a test megosztására, elmozdítva a vágásból származó szakaszokat.

Vázlatosan az 1. ábrán látható, amelyen egy fa ceruza két különböző pontjára kifejtett vágási erő látható. A nyíróerő viszont két párhuzamos és egymással ellentétes erőt igényel, amelyek intenzitásától függően képesek deformálni a ceruzát vagy határozottan elválasztani.

1. ábra: A kezekkel kifejtett nyíróerő a ceruza eltörését okozza. Forrás: Pixabay.

Tehát annak ellenére, hogy a nyíróerőről az egyes számban beszélünk, a valóságban két erőt alkalmazunk, mivel a nyíróerő összetett erő. Ezek az erők két erőből állnak (vagy több, összetett esetekben), amelyeket egy tárgy különböző pontjaira alkalmaznak.

Két ugyanolyan nagyságrendű és ellentétes irányú, de párhuzamos cselekvési vonalú erők képeznek pár erőt. A párok nem biztosítják az objektumok transzlációját, mivel eredményük nulla, de nettó nyomatékot adnak.

Pár esetén olyan tárgyakat, mint például a jármű kormánya, elforgatják, deformálódhatnak és eltörhetnek, mint például a 2. ábrán bemutatott ceruza és falap esetében.

2. ábra. A nyíróerő egy fadarabot két részre osztja. Vegye figyelembe, hogy az erők érintőlegesek a rönk keresztmetszetéhez. Forrás: F. Zapata.

Felszíni erők és tömeg erők

A kombinált erõk az úgynevezett felszíni erõk részét képezik, pontosan azért, mert a testek felületére hatnak, és semmilyen módon nem kapcsolódnak a tömegükhöz. A pont tisztázása érdekében hasonlítsuk össze a tárgyakra gyakran ható két erõt: súlyt és súrlódási erõt.

A súly nagysága P = mg, és mivel ez a test tömegétől függ, nem felszíni erő. Ez egy tömeg erő, és a súly a legjellemzőbb példa.

A súrlódás most az érintkezési felületek természetétől függ, nem pedig annak a testnek a tömegétől, amelyen működik, ezért jó példa a gyakran megjelenő felszíni erőkre.

Egyszerű erők és összetett erők

A felületi erők lehetnek egyszerűek vagy összetettek. Már láthattunk egy példát a nyíróerőben lévő összetett erőre, és a súrlódást viszont egyszerű erőként ábrázoljuk, mivel egyetlen nyíl elegendő ahhoz, hogy ábrázolja azt az objektum izolált testdiagramjában.

Az egyszerű erők felelősek a test mozgásának változásainak kinyomtatásáért, például tudjuk, hogy a mozgó tárgy és a felület közötti kinetikus súrlódási erő csökkenti a sebességet.

Éppen ellenkezőleg, az összetett erők hajlamosak a testek deformálására, és olló vagy olló esetén a végeredmény vágás lehet. Más felületi erők, például feszültség vagy kompresszió meghosszabbítják vagy összenyomják azt a testet, amelyen működnek.

Minden alkalommal, amikor a paradicsomot levágják a szósz elkészítéséhez, vagy ollóval darabolnak egy papírlapot, a leírt elvek érvényesek. A darabolószerszámok általában két éles fémpengével rendelkeznek, hogy nyíró erőt fejtsenek ki a darabolandó tárgy keresztmetszetére.

3. ábra: Nyíróerő működés közben: az egyik erőt a kés kés használja, a másik pedig a vágódeszka által kiváltott normál erő. Forrás: élelmiszerfotó: katemangostar - freepik.es

Nyírófeszültség

A nyíróerő hatása az erő nagyságától és a működési területétől függ, tehát a mérnöki tervezésben széles körben alkalmazzák a nyírófeszültség fogalmát, amely figyelembe veszi mind az erőt, mind a területet.

Ennek a feszültségnek más jelentése van, például nyírófeszültségnek vagy nyírófeszültségnek, és a polgári építményekben rendkívül fontos figyelembe venni, mivel a szerkezetekben sok meghibásodás nyíróerők hatására következik be.

Hasznossága azonnal megértődik, ha figyelembe vesszük a következő helyzetet: Tegyük fel, hogy két azonos anyagú, de különböző vastagságú rúddal rendelkezik, amelyek növekvő erőknek vannak kitéve, amíg el nem törnek.

Nyilvánvaló, hogy a vastagabb rudatöréshez nagyobb erőt kell alkalmazni, bár az azonos összetételű rudakkal azonos erőfeszítést kell tenni. Az ilyen tesztek gyakran előfordulnak a mérnöki munkában, mivel fontos a megfelelő anyag kiválasztása a vázszerkezet optimális működéséhez.

Stressz és feszültség

Matematikailag, ha a nyírófeszültséget τ-nak, az alkalmazott erő nagyságának F-ként és a területnek, amelyen A-nak felel meg, akkor az átlagos nyírófeszültség van:

Mivel az erő és a terület aránya van, az erőtér mértéke a Nemzetközi Rendszerben newton / m ², Pascal néven rövidítve: Pa. Az angol rendszerben a font-erő / ^2. láb és a font-erő / inch ².

Sok esetben azonban a nyírófeszültségnek kitett tárgy deformálódik, és tényleges megtörés nélkül visszanyeri eredeti alakját, miután a feszültség megszűnt. Tegyük fel, hogy a deformáció hosszváltozásból áll.

Ebben az esetben a feszültség és a feszültség arányosak, ezért a következőket lehet figyelembe venni:

Az ∝ szimbólum azt jelenti, hogy "arányos a" értékkel, és ami az egység deformációját illeti, úgy kell meghatározni, mint hányados a hosszváltozásnak, amelyet ΔL-nek hívnak, és az eredeti hossznak, amelyet L _o- nak hívnak. Ilyen módon:

Nyírási modulus

Mivel hányados két hosszúság között, a törzsnek nincs egysége, de az egyenlőség szimbólum elhelyezésekor az arányosság állandójának biztosítania kell őket. G hívása az állandóra:

G-t nyírási modulusnak vagy nyírási modulusnak hívják. Pascal egységek vannak a Nemzetközi Rendszerben, és értéke az anyag jellegétől függ. Az ilyen értékeket a laboratóriumban meg lehet határozni úgy, hogy megvizsgálják a különféle erők hatását a változatos összetételű mintákra.

Ha a nyíróerő nagyságát meg kell határozni az előző egyenletből, akkor egyszerűen helyettesítse a stressz meghatározását:

A nyíróerők nagyon gyakoriak, és hatásaikat a tudomány és a technológia sok szempontjában figyelembe kell venni. A konstrukciókban a gerendák támaszpontjaiban jelennek meg, baleset során előfordulhatnak, csontot törhetnek, és jelenlétük megváltoztathatja a gépek működését.

A tektonikus aktivitásnak köszönhetően nagy mértékben hatnak a földkéregre, kőzet-töréseket és geológiai baleseteket okozva. Ezért felelõsek a bolygó folyamatos alakításáért is.

Irodalom

1. Beer, F. 2010. Az anyagok mechanikája. 5.. Kiadás. McGraw Hill. 7–9.
2. Fitzgerald, 1996. Anyagok mechanikája. Alfa Omega. 21-23.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: alapelvek alkalmazásokkal. 6 ^{t th} Ed. Prentice Hall. 238-242.
4. Hibbeler, RC 2006. Anyagok mechanikája. 6.. Kiadás. Pearson oktatás. 22-25
5. Valera Negrete, J. 2005. Megjegyzések az általános fizikáról. UNAM. 87-98.
6. Wikipedia. Nyírófeszültség. Helyreállítva: en.wikipedia.org.