A afla cât de mult poate suporta un pod depinde de modul în care acesta răspunde la stresul și tensiunea mașinilor și a altor vehicule care îl traversează. Dar, pentru cele mai minuscule modificări ale stresului, ai avea nevoie de un manometru care să îți ofere valori ale stresului mult mai mici. Valoarea microstrain vă ajută în acest sens.
Microstrain
Stresse măsoară folosind „sigma”
\ sigma = \ frac {F} {A}
pentru forțăFpe un obiect și zonaApeste care se aplică forța. Puteți măsura stresul în acest mod simplu dacă cunoașteți forța și aria. Acest lucru oferă tulpina aceleași unități ca presiunea. Aceasta înseamnă că puteți adăuga presiune asupra unui obiect ca o modalitate de a măsura stresul asupra acestuia.
Puteți afla, de asemenea, cât de multă tensiune este pe un material folosindvaloarea tulpinii, măsurat prin „epsilon”
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
pentru schimbarea lungimiiΔLa unui material atunci când se află sub tensiune împărțit la lungimea realăLa materialului. Când un material este comprimat într-o anumită direcție, cum ar fi greutatea mașinilor pe un pod, materialul în sine se poate extinde în direcțiile perpendiculare pe greutate. Acest răspuns de întindere sau comprimare, cunoscut sub numele de
Această „deformare” a materialului are loc la un nivel mic pentru efecte microstrain. În timp ce tensometrele de dimensiuni normale măsoară modificările în lungimea materialului de ordinul unui milimetru sau inch, micrometrele sunt utilizate pentru lungimi de micrometri (folosind litera greacă "mu") μm pentru schimbarea lungime. Acest lucru ar însemna că ați folosi valori deεla ordinul a 10-6 în mărime pentru a obține microstrainμε.Conversia microstrainului în tulpină înseamnă multiplicarea valorii microstrainului cu 10-6.
Manometre microstrain
De când chimistul scoțian Lord Kelvin a descoperit că materialul conductor metalic sub tensiune mecanică arată o schimbare rezistența electrică, oamenii de știință și inginerii au explorat această relație dintre tulpină și electricitate pentru a profita aceste efecte. Rezistența electrică măsoară rezistența unui fir la fluxul de sarcină electrică.
Indicatoarele de tensiune folosesc o formă de zigzig a sârmei astfel încât, atunci când măsurați rezistența electrică a firului pe măsură ce curge un curent prin el, puteți măsura câtă tensiune este pusă pe fir. Forma în formă de grilă în zig-zag mărește suprafața firului paralel cu direcția deformării.
Indicatoarele microstrain fac același lucru, dar măsoară și mai multe modificări minuscule ale rezistenței electrice la obiect, cum ar fi modificările microscopice în lungimea unui obiect. Dispozitivele de măsurare a tensiunii profită de relația astfel încât, atunci când tensiunea pe un obiect este transferată la dispozitivul de măsurare a tensiunii, acesta își schimbă rezistența electrică proporțional cu tensiunea. Indicatoarele de tensiune găsesc utilizări în balanțe care oferă măsurători precise ale greutății unui obiect.
Exemplu de probleme de măsurare a tensiunii
Problemele de exemplu ale indicatorului de tensiune pot ilustra aceste efecte. Dacă un aparat de măsurare a tensiunii măsoară o microtensiune de 5μεpentru un material de 1 mm lungime, cu câte micrometri se modifică lungimea materialului?
Convertiți microstrainul pentru a strecura multiplicându-l cu 10-6 pentru a obține o valoare a tulpinii de 5 x 10-6, și convertiți 1 mm în metri multiplicându-l cu 10-3 pentru a obține 10-3 m. Folosiți ecuația pentru tulpină pentru a rezolvaΔL:
5 \ times 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ implic \ Delta L = 5 \ times 10 ^ {- 6} \ times 10 ^ {- 3} = 5 \ times 10 ^ {- 9} \ text {m}
sau 5 x 10-3 μm.