ŠLYTIES ĮTEMPIS: KAIP JIS APSKAIČIUOJAMAS IR KAIP SPRENDŽIAMI PRATIMAI - FIZINIS - 2025

Jis žinomas kaip šlyties įtempis , atsirandantis veikiant dviem jėgoms lygiagrečiai paviršiui ir priešinga kryptimi. Tokiu būdu galite padalyti objektą į dvi dalis, padarydami sekcijas slystančias viena virš kitos.

Tiesioginės kirpimo jėgos kasdien yra veikiamos audiniais, popieriumi ar metalais, veikiamos žirklėmis, giljotinais ar žirklėmis. Jie taip pat atsiranda tokiose konstrukcijose kaip varžtai ar varžtai, kaiščiai, sijos, pleištai ir suvirinimo siūlės.

1 paveikslas. Žirklėmis bandoma sukirpti. Šaltinis: „Pixabay“

Būtina paaiškinti, kad ne visada ketinama pjauti ar pjaustyti, tačiau šlyties įtempis yra linkęs deformuoti daiktą, ant kurio jis dedamas; Todėl sijos, veikiamos šlyties įtempių, linkusios kristi pagal savo svorį. Šie pavyzdžiai paaiškina mintį.

2 paveiksle parodyta paprasta schema, kaip parodyti aukščiau. Tai yra objektas, ant kurio dvi jėgos veikia priešingomis kryptimis. Yra įsivaizduojama pjovimo plokštuma (ne nupiešta) ir jėgos veikia viena iš abiejų plokštumos pusių, pjaudamos juostą dviem dalimis.

Žirklių atveju: kiekvienas peiliukas ar kraštas veikia jėgą pjaustomo objekto skerspjūviui (apskritimui), taip pat padalijant jį į dvi dalis, kaip 1 pav.

2 paveikslas. Pavaizduotos dvi jėgos veikia jėgą, kuri linkusi atskirti strypą dviem. Šaltinis: Adre-es

Šlyties įtempis gali sukelti deformaciją

Galite pabandyti panaudoti pjovimo jėgą, pastumdami ranką virš uždarytos knygos viršelio. Kitas dangtis turi likti pritvirtintas ant stalo, kurį galima pasiekti palaikant laisvąja ranka, kad jis nejudėtų. Kaip parodyta šiame paveikslėlyje, knyga šiek tiek deformuosis:

3 paveikslas. Šlyties įtempis knygai sukelia deformaciją. Šaltinis: Krišnavedala

Atidžiai išanalizavus šią situaciją, pastebimos jau minėtos dvi jėgos, tačiau šį kartą horizontaliai (fuksijoje). Viena jų yra viena ranka, o kita - pritvirtinto stalo, esančio priešingoje knygos pusėje, paviršiaus paviršiumi.

Knyga nesisuka, nors šios jėgos gali sukelti grynąjį sukimo momentą ar momentą. Norėdami to išvengti, yra dar dvi vertikalios jėgos (turkio spalvos); vienas, uždedamas kita ranka, ir įprastas, kurį daro stalas, kurio grynasis momentas veikia priešinga kryptimi ir neleidžia suktis.

Kaip apskaičiuojamas šlyties įtempis?

Šlyties įtempiai atsiranda net žmogaus kūne, nes cirkuliuojantis kraujas nuolatos liečia kraujagyslių vidų liečiančias jėgas, sukeldamas nedideles deformacijas sienose.

Jūsų dėmesys yra svarbus nustatant struktūros tikimybę žlugti. Šlyties jėgose atsižvelgiama ne tik į jėgą, bet ir į sritį, kurioje ji veikia.

Tai iškart suprantama paėmus du vienodo ilgio cilindrinius strypus, pagamintus iš tos pačios medžiagos, bet skirtingo storio, ir veikiant vis didesnį įtempį, kol jie sulūžtų.

Akivaizdu, kad reikalingos jėgos bus gana skirtingos, nes viena juosta yra plonesnė už kitą; tačiau pastangos bus vienodos.

Šlyties įtempis žymimas graikiška raide τ (tau) ir apskaičiuojamas kaip veikiamosios jėgos F dydžio ir paviršiaus A, kurį jis veikia, koeficientas:

Tokiu būdu apskaičiuota jėga sukuria vidutinę jėgą atitinkamame paviršiuje, nes jėga veikia ne vieną paviršiaus tašką, o pasiskirsto visame jo paviršiuje ir nėra tolygiai. Tačiau pasiskirstymą gali apibūdinti tam tikroje vietoje veikianti jėga.

Šlyties įtempių matmenys yra veikiami paviršiaus. Tarptautinės sistemos vienetais jie atitinka niutą / kvadratinį metrą, vienetą, vadinamą Pascal ir sutrumpintą Pa.

Jie yra tie patys slėgio vienetai, todėl angliški vienetai svaro jėga / pėda ² ir svaro jėga / colis ² taip pat tinka.

Šlyties įtempis ir deformacija

Daugeliu atvejų šlyties įtempio dydis yra proporcingas objekto sukeltai deformacijai, pavyzdžiui, ankstesnei pavyzdžių knygai, kuri grįš į pradinius matmenis, kai tik ranka bus nuimta. Tuo atveju:

Proporcingumo konstanta šiuo atveju yra šlyties modulis, standumo modulis arba šlyties modulis (G):

τ = G. γ

Kai γ = Δ L / L _o , kur Δ L yra skirtumas tarp galutinio ir pradinio ilgio. Sujungus pateiktas lygtis, galima rasti streso sukeltos deformacijos išraišką:

Konstantos G vertė yra lentelėse ir jos vienetai yra tokie patys kaip įtempių, nes deformacija yra be matmens. Dažniausiai G vertė yra pusė arba trečdalis E vertės, tamprumo modulio.

Tiesą sakant, jie yra susiję su išraiška:

Kur ν yra Puasono modulis, kita elastinga medžiagos konstanta, kurios vertė yra nuo 0 iki ½. Būtent dėl ​​to G savo ruožtu yra tarp E / 3 ir E / 2.

Išspręsta mankšta

- 1 pratimas

Norėdami sujungti dvi geležines plokšteles, naudojamas plieninis sraigtas, kuris turi atlaikyti iki 3200 N. šlyties jėgas. Koks yra mažiausias varžto skersmuo, jei saugos koeficientas yra 6,0? Medžiaga yra žinoma, kad priešintis iki 170 x 10 ⁶ N / m ² .

Sprendimas

Sraigto įtempis, kurį veikia varžtas, susidaro iš jėgų, parodytų paveikslėlyje žemiau. Saugos koeficientas yra be matmens ir yra susijęs su didžiausiu leistinu įtempiu:

Šlyties įtempis = F / A = Didžiausias leistinas įtempio / saugos koeficientas

Todėl sritis yra:

A = F x saugos koeficientas / šlyties įtempis = 3200 x 6/170 x 10 ⁶ = 0,000113 m ²

O sraigto plotas yra apskaičiuojama pagal formulę πD ² /4, todėl skersmuo yra:

D ² = 4 x A / π = 0,000144 m ²

4 pav. Varžto šlyties įtempis. Šaltinis: pačių sukurtas.

D = 0,012 m = 12 mm.

- 2 pratimas

Medinis kaištis arba kaištis yra naudojami siekiant išvengti skriemulio pasukimo veikiant įtempiams T ₁ ir T ₂ , 3 colių ašies atžvilgiu. Smeigtuko matmenys parodyti paveikslėlyje. Raskite bloko šlyties įtempio dydį, jei parodytos jėgos veikia skriemulį:

5 pav. 2 pav. Laisvo kūno schema. Šaltinis: paties parengimas.

Sprendimas

Taigi, kai d = 1,5 colio:

Ši jėga sukelia tokio dydžio šlyties įtempį:

Nuorodos

1. Alus, F. 2010. Medžiagų mechanika. 5-asis. Leidimas. McGraw Hill. 7 - 9.
2. Fitzgerald, 1996. Medžiagų mechanika. Alfa Omega. 21–23.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: principai su taikymu. 6 ^-oji Prentice salė. 238–242.
4. Hibbeler, RC 2006. Medžiagų mechanika. 6-asis. Leidimas. „Pearson Education“. 22 -25
5. Valera Negrete, J. 2005. Bendrosios fizikos pastabos. UNAM. 87–98.
6. Vikipedija. Šlyties stresas. Atkurta iš: en.wikipedia.org.