الفرق بين قوة الشد وقوة الضغط وإجهاد الانحناء

الشد والضغط هما القوتان الرئيسيتان اللتان تشاركان في أي هيكل / مبنى. يمكن لكل مادة التعامل مع قدر معين من الشد وكذلك الضغط.

تمتلك بعض المواد قدرة ممتازة على تحمل الضغط، ويمكن لبعض المواد التعامل مع الشد بسهولة.

يمكن لبعض المواد تحمل كل من الشد والضغط بشكل فعال. على سبيل المثال، إذا قمت بسحب سيخ حديد، فيمكنه التعامل مع قدر كبير من الشد، وإذا قمت بالدفع، فيمكنه مقاومة الضغط بشكل كبير.

ما هو الشد؟

القوة التي تسحب المادة عن بعضها تشير إلى قوة الشد، وتحاول شد المادة.

عندما نربط شيئًا بحبل، يسحب وزن الجسم الحبل ويحاول إطالة الحبل. هذه القوة تسمى قوة الشد.

بسبب هذا الشد، تُجبر الجزيئات التي تشكل الرابطة على أن تبتعد بعيدًا عن موضع توازنها.

تحاول الجزيئات العودة إلى موقع التوازن. عند القيام بذلك، تحاول التراجع عن الكائن ، في محاولة لإطالة لهم.

إذا توازن القوة، يصبح النظام توازنًا. لكن مع ذلك ، فإن الخيط يتبع الشد وربما يمتد إلى ما بعد طوله الأصلي.

يمكن تمثيل الشد على جسم ما على النحو التالي:

T = mg + ma

حيث؛

T = الشد N (نيوتن)

m = الكتلة ، كجم

g = عجلة الجاذبية ، 9.8 م / ث ٢

a = تسارع ، م / ث ٢

تشير قوة الشد لكل وحدة مساحة إلى إجهاد الشد، وتسمى نسبة الزيادة في الطول إلى الطول الأصلي للمادة بانفعال الشد.

ما هو الضغط؟

تشير القوة التي تضغط أو تقصر المادة معًا إلى قوة الضغط، وتحاول تقليص الجسم.

على سبيل المثال، إذا ضغطنا على الزنبرك، نضغط عليه بقوة. إذا كانت قوة الضغط تعمل في اتجاه واحد، فإنها تشير إلى قوة ضغط أحادية المحور.

إذا كانت قوة الضغط تعمل في اتجاهين أو ثلاثة، فإنها تسمى قوى الضغط ثنائية المحور وثلاثية المحاور.

بشكل عام، يتم قياس قوة الضغط بوحدة نيوتن (N) ويتم تمثيلها بواسطة:

N = ma

حيث

m = الكتلة بالكيلوغرام

a = التسارع م / ث ٢

تشير قوة الضغط لكل وحدة مساحة إلى إجهاد الضغط. ويشار إلى نسبة تقليل الطول إلى الطول الأصلي على أنها انفعال الضغط.

إجهاد الإنحناء

عندما تنحني المادة ، فإنها تتعرض للشد والضغط في وقت واحد.

على سبيل المثال، دعونا نفكر في الكمرات. عندما يتم تطبيق الحمل على كمره، فإن الجزء السفلي منها يتعرض للشد، والجزء العلوي يتعرض للضغط.

بينما تعمل طبقة تسمى المحور المحايد (محور التعادل) على طول منتصف الكمره، ومن المدهش أنها لا تتعرض لأي إجهادات أثناء الانحناء.

كلا القوتين الشد والضغط ضروريتان لوضعهما في الاعتبار أثناء تصميم الهيكل.

إذا قمنا ببناء هيكل من مادة لا يمكنها التعامل مع قوى الشد والضغط بسبب الحمل الميت والحي، فقد ينهار الهيكل.

ومن ثم يجب تصميم جميع الهياكل للتعامل مع القوى التي تعمل عليها.

توجد قوى الشد والضغط في كل الهيكل. يجب أن يصمم المهندس هيكلًا قادرًا على تحمل هذه القوى دون الالتواء والانفصال.

يحدث الالتواء عندما تتغلب قوة الضغط على قوة المادة للتعامل مع الضغط، ويحدث الانفصال عندما تتغلب قوة الشد على قدرة المادة على تحمل الشد.

أفضل طريقة لإدارة هذه القوى هو إما نقلها أو تبديدها.

لنقل القوة، انقلها من منطقة ضعف إلى مكان قوة - المساحة المصممة للتعامل مع القوة.

لتبديد القوة، نثرها على مساحة كبيرة بحيث لا يخضع أي مكان لتأثير القوة المركزة.

الجسر المقوس هو مثال ممتاز على التبديد، والجسر المعلق هو مثال ممتاز على النقل.