ANG PAGGUPIT NG STRESS: KUNG PAANO ITO KINAKALKULA AT MALULUTAS ANG MGA EHERSISYO - PISIKAL - 2025

Kilala ito bilang paggugupit ng stress na nagreresulta mula sa paglalapat ng dalawang puwersa na kahanay sa isang ibabaw at sa kabilang direksyon. Sa ganitong paraan maaari mong hatiin ang isang bagay sa dalawang bahagi, na ginagawang slide ang mga seksyon sa bawat isa.

Ang direktang paggugupit na puwersa ay inilalapat araw-araw sa mga tela, papel o metal, na isinagawa ng gunting, guillotines o gunting. Lumilitaw din ang mga ito sa mga istruktura tulad ng mga bolts o turnilyo, dowels, beam, wedge, at welds.

Larawan 1. Ang paggupit ng paggupit ay ginawa gamit ang isang gunting. Pinagmulan: Pixabay

Kinakailangan na linawin na hindi palaging inilaan upang seksyon o gupitin, ngunit ang paggugupit na stress ay may posibilidad na ma-deform ang bagay na kung saan ito inilapat; Samakatuwid, ang mga beam na sumailalim sa paggugupit ng stress ay may posibilidad na maubos sa ilalim ng kanilang sariling timbang. Ang mga sumusunod na halimbawa ay linawin ang punto.

Nagpapakita ang Figure 2 ng isang simpleng pamamaraan upang mailarawan ang nasa itaas. Ito ay isang bagay kung saan kumikilos ang dalawang puwersa sa kabaligtaran ng mga direksyon. Mayroong isang haka-haka na eroplano sa paggupit (hindi iginuhit) at ang mga puwersa ay kumilos sa bawat panig ng eroplano, na pinutol ang dalawa.

Sa kaso ng isang gunting: ang bawat talim o gilid ay nalalapat ng isang puwersa sa seksyon ng krus (pabilog) ng bagay na gupitin, na naghihiwalay din sa dalawang bahagi, tulad ng string sa figure 1.

Larawan 2. Ang dalawang puwersa ay nagpakita ng lakas na may posibilidad na paghiwalayin ang bar sa dalawa. Pinagmulan: Adre-es

Ang manipis na stress ay maaaring maging sanhi ng pagpapapangit

Maaari mong subukang magawa ang isang paggupit ng puwersa sa pamamagitan ng pag-slide sa iyong kamay sa takip ng isang saradong libro. Ang iba pang takip ay dapat manatiling maayos sa talahanayan, na maaaring makamit sa pamamagitan ng pagsuporta sa libreng kamay upang hindi ito gumalaw. Ang libro ay magbabawas ng kaunti sa aksyon na ito, tulad ng nakabalangkas sa sumusunod na pigura:

Larawan 3. Ang paglalapat ng isang paggugupit ng stress sa libro ay nagiging sanhi ng isang pagpapapangit. Pinagmulan: Krishnavedala

Kung ang sitwasyong ito ay maingat na masuri, ang dalawang puwersa na nabanggit ay napansin, ngunit sa oras na ito inilapat nang pahalang (sa fuchsia). Ang isa ay sa iyong kamay sa isang tabi at ang iba ay inilalapat ng ibabaw ng mesa sa kabaligtaran ng aklat na naayos.

Ang libro ay hindi paikutin, bagaman ang mga puwersa na ito ay maaaring maging sanhi ng isang net metalikang kuwintas o sandali. Upang maiwasan ito ay mayroong iba pang dalawang vertical pwersa (sa turkesa); ang isa ay inilapat sa kabilang banda at ang normal na ipinakita ng talahanayan, na ang net moment ay kumikilos sa kabaligtaran ng direksyon, na pumipigil sa pag-ikot ng paggalaw.

Paano kinakalkula ang paggugupit ng stress?

Ang mga paggugupit na stress ay lilitaw kahit na sa loob ng katawan ng tao, dahil ang nagpapalipat-lipat na dugo ay patuloy na nagsasagawa ng mga tangential na puwersa sa loob ng mga daluyan ng dugo, na nagdudulot ng maliit na mga pagpapapangit sa mga dingding.

Mahalaga ang iyong pagsasaalang-alang sa pagtukoy ng mga pagkakataon ng isang istraktura upang mabigo. Sa mga puwersa ng paggugupit, hindi lamang ang puwersa ay isinasaalang-alang, kundi pati na rin ang lugar kung saan ito kumikilos.

Ito ay kaagad na nauunawaan sa pamamagitan ng pagkuha ng dalawang cylindrical bar ng parehong haba, na gawa sa parehong materyal ngunit ng iba't ibang kapal, at mapapailalim ang mga ito sa mas malaki at higit na pagkapagod hanggang sa masira sila.

Malinaw na ang mga kinakailangang pwersa ay magkakaiba, sapagkat ang isang bar ay payat kaysa sa iba pa; gayunpaman ang pagsisikap ay magiging pareho.

Ang paggugupit na stress ay ipinapahiwatig ng titik ng Griyego τ (tau) at kinakalkula bilang ang quotient sa pagitan ng laki ng inilapat na puwersa F at ang lugar ng A ng ibabaw kung saan ito kumikilos:

Ang pagsisikap sa gayon ay kinakalkula ay ang isa na gumagawa ng isang average na puwersa sa ibabaw na pinag-uusapan, dahil ang puwersa ay hindi kumikilos sa isang solong punto sa ibabaw, ngunit ipinamamahagi sa lahat ng ito at hindi pantay. Gayunpaman, ang pamamahagi ay maaaring kinakatawan ng isang nagreresultang puwersa na kumikilos sa isang partikular na punto.

Ang malinis na mga sukat ng stress ay lakas sa ibabaw. Sa mga yunit ng pandaigdigang sistema ay tumutugma sila sa newton / square meter, isang yunit na tinatawag na Pascal at pinaikling Pa.

Ang mga ito ay magkatulad na mga yunit para sa presyur, kaya angkop din ang mga yunit ng Ingles na pound-force / ft ² at pound-force / inch ² .

Ang paggupit ng stress at pagpapapangit

Sa maraming mga sitwasyon ang magnitude ng paggugupit ng stress ay proporsyonal sa pilay na sanhi sa bagay, tulad ng nakaraang halimbawa ng libro, na babalik sa kanyang orihinal na sukat sa sandaling maalis ang kamay. Sa kasong iyon:

Ang pare-pareho ng proporsyonalidad sa kasong ito ay ang paggugupit na modulus, rigidity modulus o paggugupit na modulus (G):

τ = G. γ

Sa γ = Δ L / L _o , kung saan Δ L ang pagkakaiba sa pagitan ng panghuling at paunang haba. Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga ibinigay na equation, ang isang expression para sa pilay na dulot ng stress ay matatagpuan:

Ang halaga ng palagiang G ay matatagpuan sa mga talahanayan at ang mga yunit nito ay pareho sa mga na-stress, dahil ang sukat ay walang sukat. Karamihan sa oras ang halaga ng G ay isang kalahati o isang third ng halaga ng E, ang modulus ng pagkalastiko.

Sa katunayan ang mga ito ay nauugnay sa expression:

Kung saan ν ang modus ng Poisson, isa pang nababanat na pare-pareho ng materyal na ang halaga ay nasa pagitan ng 0 hanggang ½. Iyon ay tiyak kung bakit ang G naman ay sa pagitan ng E / 3 at E / 2.

Malutas na ehersisyo

-Ehersisyo 1

Ang isang bakal na tornilyo ay ginamit upang sumali sa dalawang plate na bakal, na dapat pigilan ang paggupit ng puwersa hanggang sa 3200 N. Ano ang minimum na diameter ng tornilyo kung ang kadahilanan sa kaligtasan ay 6.0? Ang materyal ay kilala upang labanan ang hanggang sa 170 x 10 ⁶ N / m ² .

Solusyon

Ang paggupit ng stress na kung saan ang saklaw ay isinailalim ay mula sa mga puwersang ipinapakita sa figure sa ibaba. Ang kadahilanan sa kaligtasan ay isang sukat na walang sukat at nauugnay sa maximum na pinapayagan na stress:

Ang paggupit ng stress = F / A = Pinakamataas na pinapayagan na stress / safety factor

Samakatuwid ang lugar ay:

A = F x kaligtasan kadahilanan / paggugupit ng stress = 3200 x 6/170 x 10 ⁶ = 0.000113 m ²

Ang lugar ng turnilyo ay ibinibigay sa pamamagitan πD ² /4, samakatuwid ang diameter ay:

D ² = 4 x A / π = 0.000144 m ²

Larawan 4. Magaspang na stress sa tornilyo. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

D = 0.012 m = 12 mm.

-Exercise 2

Ang isang kahoy na dowel o dowel ay ginagamit upang maiwasan ang pag-ikot ng kalo sa ilalim ng stress T ₁ at T ₂ , na may paggalang sa isang 3-inch axis. Ang mga sukat ng pin ay ipinapakita sa figure. Hanapin ang kadakilaan ng paggugupit ng stress sa bloke, kung ang mga puwersa na ipinakita ay kumikilos sa kalo.

Larawan 5. Libreng diagram ng katawan halimbawa 2. Pinagmulan: sariling pagpapaliwanag.

Solusyon

Sa d = 1.5 pulgada, samakatuwid:

Ang puwersa na ito ay nagiging sanhi ng isang paggugupit ng lakas ng magnitude:

Mga Sanggunian

1. Beer, F. 2010. Mekanismo ng mga materyales. Ika-5. Edisyon. McGraw Hill. 7 - 9.
2. Fitzgerald, 1996. Mekanismo ng Mga Materyales. Alpha Omega. 21-23.
3. Giancoli, D. 2006. Pisika: Mga Prinsipyo na may Aplikasyon. 6 ^th Ed Prentice Hall. 238-242.
4. Hibbeler, RC 2006. Mekanismo ng mga materyales. Ika-6. Edisyon. Edukasyon sa Pearson. 22 -25
5. Valera Negrete, J. 2005. Mga tala sa Pangkalahatang pisika. UNAM. 87-98.
6. Wikipedia. Magaspang na Stress. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org.