„Stresas“ kasdienėje kalboje gali reikšti bet kokį dalyką, tačiau apskritai reiškia kai kurių skubumą rūšiuoti tai, kas išbando tam tikros kiekybiškai įvertinamos ar galbūt kiekybiškai neįvertinamos atramos atsparumą sistema. Inžinerijoje ir fizikoje stresas turi ypatingą reikšmę ir yra susijęs su jėgos, kurią patiria medžiaga, tenkančiu tos medžiagos ploto vienetui.
Apskaičiuojant maksimalų įtampos dydį, kurį tam tikra konstrukcija ar vienas pluoštas gali toleruoti, ir suderinant tai su numatoma konstrukcijos apkrova. yra klasikinė ir kasdienė problema, su kuria inžinieriai susiduria kiekvieną dieną. Be matematikos neįmanoma sukonstruoti visame pasaulyje matomų milžiniškų užtvankų, tiltų ir dangoraižių.
Jėga ant sijos
Jėgų sumaFnetoŽemės objektų patiriamas „normalus“ komponentas, nukreiptas tiesiai žemyn ir priskirtinas žemės gravitaciniam laukui, kuris sukelia pagreitį.g9,8 m / s greičiu2, kartu su šį pagreitį patiriančio objekto mase. (Iš antrojo Niutono dėsnio,Fneto= ma.Pagreitis yra greičio pokyčio greitis, kuris savo ruožtu yra poslinkio pokyčio greitis.)
Horizontalus orientuotas kietas objektas, pavyzdžiui, sija, turinti vertikaliai ir horizontaliai orientuotus masės elementus patiria tam tikrą horizontalios deformacijos laipsnį net ir veikiant vertikaliai apkrovai, pasireiškiančiai ilgio pokyčiu ΔL. Tai yra, sija baigiasi.
Youngo modulis Y
Medžiagos turi savybę, vadinamąJauno modulisarbaelastinis modulis Y, kuris būdingas kiekvienai medžiagai. Didesnės vertės reiškia didesnį atsparumą deformacijoms. Jo vienetai yra tokie patys kaip slėgio, niutonai vienam kvadratiniam metrui (N / m2), kuri taip pat yra jėga ploto vienetui.
Eksperimentai rodo pluošto, kurio pradinis ilgis L, ilgio ΔL pokytį0 veikiamą jėgos F skerspjūvio plote A, pateikia lygybė
\ Delta L = \ bigg (\ frac {1} {Y} \ bigg) \ bigg (\ frac {F} {A} \ bigg) L_0
Stresas ir įtampa
Stresasšiame kontekste yra jėgos ir ploto F / A santykis, kuris rodomas aukščiau pateiktos ilgio pokyčio lygties dešinėje. Kartais jis žymimas σ (graikų raidė sigma).
Perkoštikita vertus, yra ilgio ΔL pokyčio ir pradinio ilgio L arba ΔL / L santykis. Kartais jį vaizduoja ε (graikų raidė epsilon). Padermė yra dydis be matmenų, tai yra, jis neturi vienetų.
Tai reiškia, kad stresas ir įtampa yra susiję
\ frac {Delta L} {L_0} = \ epsilon = \ bigg (\ frac {1} {Y} \ bigg) \ bigg (\ frac {F} {A} \ bigg) = \ frac {\ sigma} {Y }
arba stresas = Y × įtempimas.
Imties skaičiavimas, įskaitant įtampą
1400 N jėga veikia 8 metrų 0,25 metrų spindulį, kurio Youngo modulis yra 70 × 109 N / m2. Kas yra stresas ir įtampa?
Pirmiausia apskaičiuokite plotą A, patiriantį 1400 N jėgą F. Tai gaunama padauginus ilgį L0 sijos pločio: (8 m) (0,25 m) = 2 m2.
Tada prijunkite žinomas vertes į aukščiau pateiktas lygtis:
Padermė:
\ epsilon = (1 / (70 \ kartų 10 ^ 9)) (1400) = 1 \ kartus 10 ^ {- 8}
Stresas:
\ sigma = \ frac {F} {A} = Y \ epsilon = (70 kartų 10 ^ 9) (1 kartus 10 ^ {- 8}) = 700 \ tekstas {N / m} ^ 2
„I-Beam“ apkrovos skaičiuoklė
Plieninių sijų skaičiuoklę galite nemokamai rasti internete, pavyzdžiui, pateiktą šaltiniuose. Tai iš tikrųjų yra neapibrėžta spindulių skaičiuoklė ir gali būti pritaikyta bet kuriai linijinei atramos konstrukcijai. Tai leidžia tam tikra prasme vaidinti architektą (ar inžinierių) ir eksperimentuoti su skirtingais jėgos įvadais ir kitais kintamaisiais, netgi vyriais. Geriausia, kad tai darant niekam statybos darbuotojui realiame pasaulyje nesukelsite „streso“!
