Mechanické napětí: definice, vzorec, jednotky
Stupeň změny tvaru těla během deformace závisí nejen na povaze látky, ale také na fyzickém množství, jako je mechanické namáhání. Pokud vezmeme v úvahu atomovou krystalovou mřížku takové látky, můžeme si všimnout stálé interakce molekul mezi sebou. Tento stav má přímý vliv na velikost mechanického namáhání.
Co je deformace? Typy deformací
Fenomén, při kterém dochází ke změně tvaru těla při působení vnější síly, se nazývá deformace. Jeho povaha spočívá v pohybu molekul hmoty nebo celých vrstev krystalové mřížky, což vede k vzniku takzvaných defektů. Stupeň deformace závisí na mnoha faktorech, mezi které patří mechanické namáhání.
Existuje několik typů změn tvaru těla:
- Protahujte deformaci, když působí vnější síla podél celého těla. Má praktickou hodnotu při výrobě lana, kabelů a stavebních materiálů;
- Kompresní deformace. V tomto případě se vektor působení vnější síly shoduje s podélnou osou těla, ale směřuje k středu tohoto tělesa. Tento typ deformace se používá při výrobě kovů a stavebních materiálů, které jim dávají pevnost;
- Deformace smyku nastává pod působením vnější síly, která je směrována kolmo k podélné ose a způsobuje pohyb různých rovin těla vůči sobě;
- Deformace ohybu je charakterizována zakřivením hlavní osy těla, například pokud jsou dvě podpěrná místa. Síla, která může odolat tomuto nebo tomuto objektu, stejně jako mechanické namáhání hrají velkou roli při tvorbě stavebních materiálů;
- Deformace torze nastává, když se těleso otáčí kolem své podélné osy. Tento typ deformace může být jasně prokázán na pružině, která po zastavení vnější síly znovu získá tvar.
Elastické a plastické deformace
Mechanický stres, který závisí na povaze látky, ovlivňuje schopnost těla znovu získat svůj původní tvar poté, co se v krystalové mříži objeví vada. Na tomto základě rozlišujeme elastickou a plastickou deformaci.
Během plastické deformace není tělo po působení vnější síly schopno obnovit svůj původní tvar. Například plastelína s prstem, který se na něj tlačí, udrží fázi.
Elastická deformace je charakteristická pro ty látky, které jsou schopny obnovit svůj původní tvar po vystavení vnějším silám. Příkladem je stejná pružina, která se pro jakoukoliv deformaci popsanou výše vrátí do původního stavu.
Mechanické napětí: formula a definice
Velikost mechanického namáhání je charakterizována vnitřními silami molekul, které jsou namířeny proti tlaku a deformaci těla na jednotku plochy.
Existují dva typy napětí:
- Normální napětí je aplikováno na plochu příčného řezu rovnoběžnou s hlavní osou těla.
- Tangenciální mechanické namáhání se aplikuje na jednotku průřezu jakékoli jiné roviny průřezu.
Pro matematický výpočet mechanického namáhání se použije vzorec: Q = F / S.
Jednotky mechanického namáhání
Hodnota Q v SI je měřena v Pascal (Pa) a závisí na vnitřní síle odporu k deformaci, stejně jako na ploše těla. Nyní najdete další jednotky měření mechanického namáhání. Mezi ně patří atmosféra, torr, bar, fyzická a technická atmosféra, metr vodního sloupce, milimetr (palce) rtuti, síla libry na čtvereční palec atd.