Ο υπολογισμός του βάρους που μπορεί να κρατήσει μια γέφυρα εξαρτάται από το πώς ανταποκρίνεται στο άγχος και την πίεση των αυτοκινήτων και άλλων οχημάτων που το διασχίζουν. Όμως, για τις πιο μικρές αλλαγές στο άγχος, θα χρειαστείτε ένα μανόμετρο που μπορεί να σας δώσει τιμές στρες που είναι πολύ μικρότερες. Η τιμή μικροσυστήματος σας βοηθά με αυτό.
Μικρό σύστημα
Στρεςμετριέται χρησιμοποιώντας "sigma"
\ sigma = \ frac {F} {Α}
για τη δύναμηφάσε ένα αντικείμενο και την περιοχήΕΝΑπάνω στην οποία εφαρμόζεται η δύναμη. Μπορείτε να μετρήσετε το άγχος με αυτόν τον απλό τρόπο εάν γνωρίζετε τη δύναμη και την περιοχή. Αυτό δίνει πίεση στις ίδιες μονάδες με την πίεση. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να προσθέσετε πίεση σε ένα αντικείμενο ως έναν τρόπο μέτρησης της πίεσης σε αυτό.
Μπορείτε επίσης να καταλάβετε πόση πίεση υπάρχει σε ένα υλικό χρησιμοποιώντας τοτιμή της πίεσης, μετρούμενη από "epsilon"
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
για την αλλαγή μήκουςΔΛενός υλικού όταν βρίσκεται υπό πίεση διαιρεμένο με το πραγματικό μήκος
μεγάλοτου υλικού. Όταν ένα υλικό συμπιέζεται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, όπως το βάρος των αυτοκινήτων σε μια γέφυρα, το ίδιο το υλικό μπορεί να επεκταθεί προς τις κατεύθυνση κάθετες προς το βάρος. Αυτή η απόκριση τεντώματος ή συμπίεσης, γνωστή ωςΕφέ Poisson, σας επιτρέπει να υπολογίσετε την πίεση.Αυτή η "παραμόρφωση" του υλικού συμβαίνει σε μικροεπίπεδο για μικροσκόπιο. Ενώ οι μετρητές τάσης κανονικού μεγέθους μετρούν τις μεταβολές στο μήκος του υλικού της τάξης του χιλιοστού ή της ίντσας, Οι μετρητές μικροσυστήματος χρησιμοποιούνται για μήκη μικρομέτρων (χρησιμοποιώντας το ελληνικό γράμμα "mu") μm για την αλλαγή μήκος. Αυτό θα σήμαινε ότι θα χρησιμοποιούσατε τιμές τουεμε τη σειρά των 10-6 σε μέγεθος για να λάβετε μικροσκόπιαμε.Η μετατροπή μικροσυστήματος σε καταπόνηση σημαίνει πολλαπλασιασμό της τιμής του μικροσυστήματος με 10-6.
Μικρομετρητές
Από τότε που ο σκωτσέζος χημικός Λόρδος Kelvin ανακάλυψε ότι το μεταλλικό αγώγιμο υλικό υπό μηχανικό στέλεχος δείχνει μια αλλαγή στο ηλεκτρική αντίσταση, επιστήμονες και μηχανικοί έχουν διερευνήσει αυτήν τη σχέση μεταξύ πίεσης και ηλεκτρικής ενέργειας για να επωφεληθούν αυτά τα αποτελέσματα. Η ηλεκτρική αντίσταση μετρά την αντίσταση ενός καλωδίου στη ροή του ηλεκτρικού φορτίου.
Οι μετρητές καταπόνησης χρησιμοποιούν ένα σχήμα σύρματος ζιγκ-ζιγκ έτσι ώστε, όταν μετράτε την ηλεκτρική αντίσταση στο σύρμα καθώς ένα ρεύμα ρέει μέσα από αυτό, μπορείτε να μετρήσετε πόση πίεση ασκείται στο καλώδιο. Το σχήμα ζιγκ-ζαγκ αυξάνει την επιφάνεια του σύρματος παράλληλα προς την κατεύθυνση της καταπόνησης.
Οι μετρητές μικροσυστήματος κάνουν το ίδιο πράγμα, αλλά μετρούν ακόμη πιο μικρές αλλαγές στην ηλεκτρική αντίσταση στο αντικείμενο, όπως οι μικροσκοπικές αλλαγές στο μήκος ενός αντικειμένου. Οι μετρητές καταπόνησης εκμεταλλεύονται τη σχέση έτσι ώστε, όταν η καταπόνηση ενός αντικειμένου μεταφέρεται στον μετρητή τάσης, ο μετρητής αλλάζει την ηλεκτρική του αντίσταση ανάλογα με την καταπόνηση. Οι μετρητές πίεσης βρίσκουν χρήσεις σε ισοζύγια που παρέχουν ακριβείς μετρήσεις του βάρους ενός αντικειμένου.
Παραδείγματα παραμέτρων πίεσης
Τα προβλήματα παραδείγματος καταπόνησης μπορεί να απεικονίσουν αυτά τα αποτελέσματα. Εάν ένας μετρητής τάσης μετρά ένα μικροσκόπιο 5μεγια ένα υλικό μήκους 1 mm, με πόσα μικρόμετρα αλλάζει το μήκος του υλικού;
Μετατρέψτε το μικροσκόπιο σε τάση πολλαπλασιάζοντάς το επί 10-6 για να λάβετε μια τιμή πίεσης 5 x 10-6και μετατρέψτε το 1 mm σε μέτρα πολλαπλασιάζοντάς το επί 10-3 να πάρει 10-3 Μ. Χρησιμοποιήστε την εξίσωση για πίεση για να επιλύσετεΔL:
5 \ φορές 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ υπονοεί \ Delta L = 5 \ φορές 10 ^ {- 6} \ φορές 10 ^ {- 3} = 5 \ φορές 10 ^ {- 9} \ κείμενο {m}
ή 5 x 10-3 μμ.