Capire quanto peso può sostenere un ponte dipende da come risponde allo stress e alla tensione delle auto e degli altri veicoli che lo attraversano. Ma, per i più minuscoli cambiamenti di stress, avresti bisogno di un estensimetro in grado di darti valori di stress molto più piccoli. Il valore di microstrain ti aiuta in questo.
microdeformazione
Faticasi misura con "sigma"
\sigma = \frac{F}{A}
per la forzaFsu un oggetto e l'areaUNsu cui si applica la forza. Puoi misurare lo stress in questo modo semplice se conosci forza e area. Questo dà alla deformazione le stesse unità della pressione. Ciò significa che puoi aggiungere pressione su un oggetto come un modo per misurare lo stress su di esso.
Puoi anche capire quanta tensione è su un materiale usando ilvalore della tensione, misurato da "epsilon"
\epsilon =\frac{\Delta L}{L}
per il cambio di lunghezzaLdi un materiale sotto sforzo diviso per la lunghezza effettivaldel materiale. Quando un materiale viene compresso in una certa direzione, come il peso delle automobili su un ponte, il materiale stesso può espandersi nelle direzioni perpendicolari al peso. Questa risposta di stiramento o compressione, nota come
Questa "deformazione" del materiale avviene a livello micro per effetti di microdeformazione. Mentre gli estensimetri di dimensioni normali misurano le variazioni di lunghezza del materiale nell'ordine di un millimetro o pollice, i microestensimetri sono usati per lunghezze di micrometri (usando la lettera greca "mu") μm per la variazione di lunghezza. Ciò significherebbe che useresti i valori diεnell'ordine di 10-6 in grandezza per ottenere microstrainμε.Convertire microstrain in strain significa moltiplicare il valore di microstrain per 10-6.
Microestensimetri
Da quando il chimico scozzese Lord Kelvin ha scoperto che il materiale conduttore metallico sotto sforzo meccanico mostra un cambiamento in change resistenza elettrica, scienziati e ingegneri hanno esplorato questa relazione tra deformazione ed elettricità per trarne vantaggio questi effetti. La resistenza elettrica misura la resistenza di un filo al flusso di carica elettrica.
Gli estensimetri utilizzano una forma a zig-zig del filo tale che, quando si misura la resistenza elettrica nel filo mentre la corrente scorre attraverso di esso, è possibile misurare la tensione applicata al filo. La forma a griglia a zigzag aumenta la superficie del filo parallelamente alla direzione della deformazione.
I microestensimetri fanno la stessa cosa, ma misurano cambiamenti ancora più minuscoli nella resistenza elettrica all'oggetto, come i cambiamenti del microscopio nella lunghezza di un oggetto. Gli estensimetri sfruttano la relazione in modo tale che, quando la deformazione su un oggetto viene trasferita all'estensimetro, l'estensimetro cambia la sua resistenza elettrica in proporzione alla deformazione. Gli estensimetri trovano impiego nelle bilance che forniscono misurazioni precise del peso di un oggetto.
Problemi di esempio con gli estensimetri
Esempi di problemi con gli estensimetri possono illustrare questi effetti. Se un estensimetro misura una microdeformazione di 5μεper un materiale di 1 mm di lunghezza, di quanti micrometri cambia la lunghezza del materiale?
Converti la microdeformazione in deformazione moltiplicandola per 10-6 per ottenere un valore di deformazione di 5 x 10-6e converti 1 mm in metri moltiplicandolo per 10-3 per ottenere 10-3 m. Usa l'equazione per la deformazione per risolvereL:
5\times 10^{-6}=\frac{\Delta L}{10^{-3}}\implies \Delta L=5\times 10^{-6}\times 10^{-3}=5 \times 10^{-9}\text{ m}
o 5 x 10-3 micron.