Averiguar cuánto peso puede soportar un puente depende de cómo responda al estrés y la tensión de los automóviles y otros vehículos que lo cruzan. Pero, para los cambios más minúsculos en el estrés, necesitaría una galga extensométrica que pueda brindarle valores de estrés mucho más pequeños. El valor de la microesfuerzo te ayuda con eso.
Microesfuerzo
Estrésse mide usando "sigma"
\ sigma = \ frac {F} {A}
por la fuerzaFsobre un objeto y el áreaAsobre el que se aplica la fuerza. Puede medir la tensión de esta manera sencilla si conoce la fuerza y el área. Esto le da a la tensión las mismas unidades que a la presión. Esto significa que puede agregar presión a un objeto como una forma de medir la tensión sobre él.
También puede averiguar cuánta tensión está en un material usando elvalor de la tensión, medido por "épsilon"
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
por el cambio de longitudΔLde un material bajo tensión dividido por la longitud realLdel material. Cuando un material se comprime en una determinada dirección, como el peso de los automóviles en un puente, el material en sí puede expandirse en direcciones perpendiculares al peso. Esta respuesta de estiramiento o compresión, conocida como
Efecto poisson, le permite calcular la deformación.Esta "deformación" del material se produce en un nivel micro para efectos de microesfuerzo. Mientras que las galgas extensométricas de tamaño normal miden cambios en la longitud del material del orden de un milímetro o una pulgada, Los calibres de microesfuerzo se utilizan para longitudes de micrómetros (utilizando la letra griega "mu") μm para el cambio en largo. Esto significaría que usaría valores deεen el orden de 10-6 en magnitud para obtener microesfuerzoμε.Convertir microdeformación en deformación significa multiplicar el valor de microdeformación por 10-6.
Medidores de microesfuerzo
Desde que el químico escocés Lord Kelvin descubrió que el material conductor metálico sometido a tensión mecánica muestra un cambio en resistencia eléctrica, los científicos e ingenieros han explorado esta relación entre la tensión y la electricidad para aprovechar estos efectos. La resistencia eléctrica mide la resistencia de un cable al flujo de carga eléctrica.
Las galgas extensiométricas utilizan un cable en forma de zigzig de modo que, cuando se mide la resistencia eléctrica en el cable a medida que la corriente fluye a través de él, se puede medir cuánta tensión se ejerce sobre el cable. La forma de rejilla en zigzag aumenta el área de la superficie del cable en paralelo a la dirección de la deformación.
Los medidores de microesfuerzo hacen lo mismo, pero miden cambios aún más minúsculos en la resistencia eléctrica al objeto, como cambios microscópicos en la longitud de un objeto. Las galgas extensométricas aprovechan la relación de tal manera que, cuando la deformación de un objeto se transfiere a la galga extensométrica, la galga cambia su resistencia eléctrica en proporción a la deformación. Las galgas extensométricas encuentran uso en balanzas que dan medidas precisas del peso de un objeto.
Problemas de ejemplo de galgas extensiométricas
Los problemas de ejemplo de galgas extensométricas pueden ilustrar estos efectos. Si un medidor de tensión mide una microdeformación de 5μεpara un material de 1 mm de longitud, ¿en cuántos micrómetros cambia la longitud del material?
Convierta la microdeformación en deformación multiplicándola por 10-6 para obtener un valor de deformación de 5 x 10-6y convierta 1 mm a metros multiplicándolo por 10-3 para conseguir 10-3 metro. Utilice la ecuación de la deformación para resolverΔL:
5 \ times 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ implica \ Delta L = 5 \ times 10 ^ {- 6} \ times 10 ^ {- 3} = 5 \ times 10 ^ {- 9} \ text {m}
o 5 x 10-3 μm.