Forças de superfície e massa Força Força de cisalhamento

O Ouvir força É uma força composta que é caracterizada por ser paralela à superfície que é exercida e tende a dividir o corpo, deslocando entre si as seções que resultam do corte.

Esquematicamente, está representado na Figura 1, que mostra uma força de cisalhamento aplicada em dois pontos diferentes de um lápis de madeira. A força de cisalhamento, por sua vez.

figura 1. A força de cisalhamento aplicada com as mãos causa a quebra do lápis. Fonte: Pixabay.

Então, mesmo que você fale sobre a força de ouvir singular, eles realmente se aplicam dois forças, uma vez que a força de cisalhamento é um força composta. Essas forças consistem em duas forças (ou mais, em casos complexos) aplicados em diferentes pontos de um objeto.

Duas forças da mesma magnitude e direção oposta, mas com linhas de ação paralelas, constituem um par de forças. Os pares não fornecem tradução para os objetos, pois seu resultado é nulo, mas fornecem um torque líquido.

Com um par, objetos como o volante de um veículo são girados, ou eles podem se deformar e quebrar, como no caso do lápis e na mesa de madeira mostrada na Figura 2.

Figura 2. A força de cisalhamento divide uma barra de madeira em duas seções. Observe que as forças são tangenciais à seção transversal do Madero. Fonte: f. Zapata.

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Forças de superfície e forças em massa

As forças compostas fazem parte das chamadas forças de superfície, Precisamente porque eles se aplicam na superfície dos corpos e não estão relacionados de forma alguma à sua massa. Para esclarecer o ponto, vamos comparar essas duas forças que freqüentemente agem em objetos: peso e força de atrito.

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A magnitude do peso é p = mg e, como depende do corpo do corpo, não é uma força de superfície. Trata-se de uma Força de massa, E o peso é o exemplo mais característico.

No entanto, o atrito depende da natureza das superfícies de contato e não da massa do corpo em que ele age; portanto, é um bom exemplo das forças superficiais da aparência frequente.

Forças simples e forças compostas

Forças superficiais podem ser simples qualquer compostos. Já vimos um exemplo de força composta na força de cisalhamento e, por outro lado, o atrito é representado como uma força simples, uma vez que uma única seta é suficiente para representá -la no diagrama do corpo isolado do objeto.

As forças simples são responsáveis ​​por imprimir mudanças no movimento de um corpo, por exemplo, sabemos que a força de atrito cinético entre um objeto em movimento e a superfície em que se move, resulta em uma redução de velocidade.

Pelo contrário, as forças compostas tendem a deformar os corpos e, no caso de cisalhamento ou tesouras, o resultado final pode ser um corte. Outras forças de superfície, como tensão ou compressão, prolongam ou comprimem o corpo no qual elas agem.

Toda vez que o tomate é cortado para preparar o molho ou uma tesoura para a seção de uma folha de papel é usada, os princípios descritos são aplicados. Ferramentas de corte geralmente têm duas folhas de metal afiadas para aplicar força de cisalhamento na seção transversal do objeto para cortar.

Pode atendê -lo: qual é o momento magnético? Figura 3. A força de cisalhamento em ação: uma das forças é aplicada pela folha de faca, a outra é a normal exercida pela mesa de corte. Fonte: Foto de comida criada por Katemangostar - Freepik.é

Ouça o estresse

Os efeitos da força de cisalhamento dependem da magnitude da força e da área em que ele age, portanto, em projetar o conceito de Ouça o estresse, que leva em consideração a força e a área.

Este esforço tem outros significados, como esforço cortante o esforço de corte e em construções civis é extremamente importante.

Sua utilidade é imediatamente entendida ao considerar a seguinte situação: suponha que haja duas barras do mesmo material, mas uma espessura diferente que é submetida a forças crescentes até que elas os quebrem.

É evidente que, para quebrar a barra mais grossa, você deve aplicar maior força, no entanto, o esforço é o mesmo para qualquer barra que tenha a mesma composição. Ensaios como esse são frequentes em engenharia, dada a importância da seleção do material apropriado para a estrutura projetada funcionar de maneira ideal.

Esforço e deformação

Matematicamente, se você denotar o esforço de cisalhamento como τ, À magnitude da força aplicada como f e a área em que atua como A, você tem o esforço médio de cisalhamento:

τ_média= F /a

Sendo o quociente entre força e área, a unidade do esforço no sistema internacional é o Newton/M², chamado Pascal e abreviado como PA. No sistema inglês, a força de libra/pé é usada ² e a força de libra /polegada².

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No entanto, em muitos casos, o objeto sob esforço de cisalhamento é deforma e depois recupera sua forma original sem quebrar, uma vez que o esforço pare de agir. Suponha que a deformação consista em uma mudança de comprimento.

Nesse caso, o esforço e a deformação são proporcionais, portanto, os seguintes podem ser levantados:

Esforço cortante ∝ Deformação unitária

O símbolo ∝ Significa "proporcional a" e, quanto à deformação unitária, é definido como a razão entre a mudança de comprimento, que será chamada ΔL e o comprimento original, chamado L_qualquer. Desta maneira:

τ ∝ (ΔL / l_qualquer)

O módulo de cisalhamento

Sendo uma proporção entre dois comprimentos, a deformação unitária não tem unidades, mas ao colocar o símbolo igual, a constante de proporcionalidade deve fornecer -lhes. Chamando G para o referido constante:

τ = G (δL / l_qualquer)

G é chamado Ouça o módulo o Módulo de corte. Possui unidades de paixão no sistema internacional e seu valor depende da natureza do material. É possível determinar esses valores no laboratório, ensaiando a ação de diferentes forças em amostras de composição variadas.

Quando é necessário determinar a magnitude da força de cisalhamento da equação anterior, é suficiente para substituir a definição de esforço:

τ = F /a = g (δL / l_qualquer)

E claro:

F = a × g (δL / l_qualquer)

As forças de corte são muito frequentes e seus efeitos devem ser levados em consideração em vários aspectos da ciência e tecnologia. Nas construções, eles aparecem nos pontos de suporte das vigas, podem surgir durante um acidente e quebrar um osso e sua presença é capaz de alterar a operação de uma maquinaria.

Eles agem em larga escala na crosta terrestre, causando fraturas em rochas e acidentes geológicos, graças à atividade tectônica. Portanto, eles também são responsáveis ​​por modelar continuamente o planeta.

Referências

1. Cerveja, f. 2010. Mecânica de Materiais. 5 ª. Edição. McGraw Hill. 7 - 9.
2. Fitzgerald, 1996. Mecânica de Materiais. Alfa Ômega. 21-23.
3. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6^tº  Ed. Prentice Hall. 238-242.
4. Hibbeler, R.C. 2006. Mecânica de Materiais. 6º. Edição. Pearson Education. 22 -25
5. Valera Negrete, J. 2005. Notas de física geral. Unam. 87-98.
6. Wikipedia. Tensão de cisalhamento. Recuperado de: em.Wikipedia.org.