Este cunoscut sub numele de rezistență la forfecare Rezultatul aplicării a două forțe paralele cu o suprafață și în direcția opusă. În acest fel, un obiect poate fi împărțit în două părți, făcând secțiunile să alunece una peste alta..
Forțele de forfecare directe sunt aplicate zilnic pe țesături, hârtii sau metale, exercitate de foarfece, ghilotine sau foarfece. Ele apar, de asemenea, în structuri precum șuruburi sau șuruburi, dibluri, grinzi, pene și suduri..
Este necesar să se clarifice faptul că nu este întotdeauna destinat secționării sau tăierii, dar tensiunea de forfecare are tendința de a deforma obiectul pe care este aplicat; prin urmare, grinzile supuse la solicitare de forfecare tind să se lase sub propria greutate. Următoarele exemple clarifică ideea.
Figura 2 prezintă o diagramă simplă pentru a ilustra cele de mai sus. Este un obiect asupra căruia două forțe acționează în direcții opuse. Există un plan de tăiere imaginar (nu este tras) și forțele acționează una pe fiecare parte a planului, tăind bara în două.
În cazul unei foarfece: fiecare lamă sau margine aplică o forță pe secțiunea transversală (circulară) a obiectului care trebuie tăiat, separându-l, de asemenea, în două părți, cum ar fi șirul din figura 1.
Indice articol
Puteți încerca să exercitați o forță de tăiere prin glisarea mâinii peste coperta unei cărți închise. Celălalt capac trebuie să rămână fixat pe masă, lucru care poate fi realizat prin sprijinirea mâinii libere, astfel încât să nu se miște. Cartea se va deforma puțin cu această acțiune, așa cum este subliniat în figura următoare:
Dacă această situație este analizată cu atenție, cele două forțe au făcut deja referire, dar de data aceasta s-au aplicat orizontalîn fuchsia). Una este cea a mâinii tale pe o parte, iar cealaltă este aplicată de suprafața mesei pe partea opusă a cărții care este fixată.
Cartea nu se rotește, deși aceste forțe ar putea provoca un cuplu net sau un moment. Pentru a evita acest lucru există celelalte două forțe verticale (în turcoaz); cea aplicată cu cealaltă mână și cea normală exercitată de masă, al cărei moment net acționează în direcția opusă, împiedicând mișcarea rotativă.
Tensiunile de forfecare apar chiar în interiorul corpului uman, deoarece sângele circulant exercită în mod continuu forțe tangențiale în interiorul vaselor de sânge, provocând mici deformări în pereți..
Considerația dvs. este importantă pentru a determina șansele ca o structură să eșueze. În forțele de forfecare, nu numai forța este luată în considerare, ci și zona pe care acționează.
Acest lucru se înțelege imediat prin luarea a două bare cilindrice de aceeași lungime, realizate din același material, dar cu grosime diferită, și supunerea acestora la solicitări crescânde până când se rup..
Evident, forțele necesare vor fi destul de diferite, deoarece o bară este mai subțire decât cealaltă; cu toate acestea, efortul va fi același.
Stresul tăietor este notat prin litera greacă τ (tau) și se calculează ca coeficientul dintre magnitudinea forței aplicate F și zona LA a suprafeței pe care acționează:
τin medie= F / A
Efortul astfel calculat este cel care produce o forță medie pe suprafața în cauză, deoarece forța nu acționează asupra unui singur punct de pe suprafață, ci este distribuită peste tot și nu uniform. Cu toate acestea, distribuția poate fi reprezentată de o forță rezultată care acționează asupra unui anumit punct.
Dimensiunile solicitării de forfecare sunt forța pe suprafață. În unitățile sistemului internațional, acestea corespund newtonului / metru pătrat, o unitate numită Pascal și prescurtată Pa.
Sunt aceleași unități de presiune, deci unitățile sistemului englezesc ca lira-forță / picior Două și lira-forță / inchDouă sunt, de asemenea, adecvate.
În multe situații, magnitudinea efortului de forfecare este proporțională cu tensiunea cauzată în obiect, la fel ca în exemplul anterior, care va reveni la dimensiunile sale originale de îndată ce mâna este îndepărtată. În acest caz:
Rezistența la forfecare ∝ Deformarea unității
Constanta proporționalității în acest caz este modulul de forfecare, modulul de rigiditate sau modulul de forfecare (G):
Stres de forfecare = Modul de forfecare x Unitatea de deformare
τ = G. γ
Cu γ = ΔLLsau, unde ΔL este diferența dintre lungimea finală și cea inițială. Prin combinarea ecuațiilor date, se poate găsi o expresie pentru tensiunea cauzată de stres:
Valoarea constantei G Se găsește în tabele și unitățile sale sunt aceleași cu cele pentru tensiune, deoarece tulpina este adimensională. Aproape întotdeauna valoarea G este jumătate sau o treime din valoarea ȘI, modul de elasticitate.
De fapt, acestea sunt legate de expresia:
Unde ν este modulul lui Poisson, o altă constantă elastică a materialului a cărei valoare este între 0 și ½. Tocmai din acest motiv, G la rândul său este între E / 3 și E / 2.
Pentru a uni două plăci de fier se folosește un șurub de oțel, care trebuie să reziste forțelor de forfecare de până la 3200 N. Care este diametrul minim al șurubului dacă factorul de siguranță este 6,0? Se știe că materialul poate rezista până la 170 x 106 N / mDouă.
Stresul de forfecare la care este supus șurubul provine din forțele prezentate în figura de mai jos. Factorul de siguranță este o cantitate adimensională și este legat de stresul maxim admisibil:
Tensiune de forfecare = F / A = Factor de tensiune / siguranță maxim admisibil
Prin urmare, zona este:
A = F x factor de siguranță / solicitare de forfecare = 3200 x 6/170 x 106 = 0,000113 mDouă
Zona șurubului este dată de πDDouă/ 4, prin urmare diametrul este:
DDouă= 4 x A / π = 0,000144 mDouă
D = 0,012 m = 12 mm.
O diblă sau diblă din lemn este utilizată pentru a împiedica rotirea fuliei sub stres T1 Da TDouă, relativ la o axă de 3 inci. Dimensiunile pinului sunt prezentate în figură. Aflați mărimea efortului de forfecare pe bloc, dacă forțele prezentate acționează pe scripete:
T1 produce un cuplu în sens invers acelor de ceasornic pe scripete, căruia i se atribuie un semn pozitiv, în timp ce TDouă produce cuplu în sensul acelor de ceasornic cu semn negativ. Brațul pârghiei măsoară 15 inci pentru fiecare tensiune. Prin urmare:
Cuplul net = 4000 lire-forță. 15 inci - 1000 lire-forță. 15 inci = 45.000 de lire sterline. inch
Blocul de lemn nu trebuie să se rotească, prin urmare momentele cu privire la centrul blocului trebuie să fie zero. F reprezintă forța medie la suprafață:
45.000 - F.d = 0
Cu d = 1,5 inci, Prin urmare:
F x 1,5 = 45.000
F = 30.000 lire-forță
Această forță determină o forță de forfecare de mărime:
τ = F / A = 30.000 lire-forță / (3/8 x 3) inchDouă = 2,67 x 104 lira-forță / inchDouă
Nimeni nu a comentat acest articol încă.