剪断力は、それが発揮切断から生じるセクションを変位体を分割する傾向がされた面に対して平行であることを特徴とする化合物の力です。
これは図1に概略的に表されており、木製の鉛筆の2つの異なるポイントに適用される切断力が示されています。次に、剪断力には2つの平行で反対の力が必要であり、それらの強度に応じて、鉛筆を変形させたり、鉛筆を確実に破壊したりできます。
図1.手で加えられた剪断力により鉛筆が壊れます。出典：Pixabay。
したがって、単数でのせん断力について説明しますが、実際には、せん断力は複合力であるため、2つの力が適用されます。これらの力は、オブジェクトの異なるポイントに適用される2つの力（複雑な場合はそれ以上）で構成されます。
同じ大きさと反対方向の2つの力が、平行な作用線で、1組の力を構成します。ペアは、結果がゼロであるため、オブジェクトに変換を提供しませんが、正味トルクを提供します。
ペアでは、図2に示す鉛筆と木の板のように、車両のステアリングホイールなどのオブジェクトが回転したり、変形したり壊れたりする可能性があります。
図2.せん断力により、木製の棒が2つのセクションに分割されます。力はログの断面に接することに注意してください。出典：F. Zapata
表面力と質量力
複合力は、いわゆる表面力の一部です。これは、それらが物体の表面に適用され、それらの質量にはまったく関係がないためです。ポイントを明確にするために、オブジェクトに頻繁に作用するこれら2つの力、重量と摩擦力を比較してみましょう。
体重の大きさはP = mgであり、体の質量に依存するため、表面力ではありません。それは質量の力であり、重量は最も特徴的な例です。
ここで、摩擦は接触面の性質に依存し、それが作用する物体の質量には依存しないため、頻繁に現れる表面力の良い例です。
単純な力と複合力
表面力は単純なものと複合的なものがあります。せん断力の複合力の例はすでに見ましたが、その一部では、オブジェクトの孤立したボディダイアグラムで単一の矢印でそれを表すのに十分であるため、摩擦は単純な力として表されます。
単純な力は、体の動きの変化を印刷する役割を果たします。たとえば、動く物体とそれが動く表面との間の動摩擦力によって速度が低下することがわかっています。
逆に、複合力はボディを変形する傾向があり、せん断またはせん断の場合、最終結果はカットになる可能性があります。張力や圧縮などの他の表面力は、それらが作用する物体を長くしたり圧縮したりします。
ソースを準備するためにトマトをカットするか、紙を切るためにハサミを使用するたびに、説明した原則が適用されます。切削工具には通常、2つの鋭い金属の刃があり、切断する対象物の断面にせん断力を加えます。
図3.動作中のせん断力：力の1つはナイフの刃によって加えられ、もう1つはまな板によって加えられる通常の力です。ソース：katemangostarによって作成された食べ物の写真-freepik.es
せん断応力
剪断力の影響は、力の大きさと作用する領域に依存するため、工学では剪断応力の概念が広く使用され、力と面積の両方が考慮されます。
構造の多くの破損はせん断力の作用に起因するため、この応力には、せん断応力やせん断応力などの他の意味があり、土木建築ではそれを考慮することが非常に重要です。
次の状況を検討すると、その有用性がすぐにわかります。同じ材料で厚みが異なる2つのバーがあり、それらが壊れるまで増加する力を受けているとします。
太いバーを壊すには、より大きな力を加えなければならないことは明らかですが、同じ組成のどのバーでも同じです。投影構造が最適に機能するために適切な材料を選択することが重要であることを考えると、このようなテストはエンジニアリングで頻繁に行われます。
ストレスと緊張
数学的には、せん断応力をτ、適用された力の大きさをF、それがAとして作用する領域として表すと、平均せん断応力が得られます。
国際システムの力の単位は力と面積の比であり、パスカルと呼ばれるPaと呼ばれるニュートン/ m 2です。英語のシステムでは、ポンド力/フィート2とポンド力/インチ2。
ただし、多くの場合、せん断応力を受けたオブジェクトは変形し、応力が作用しなくなると、実際に壊れることなく元の形状に戻ります。変形が長さの変化で構成されているとします。
この場合、応力とひずみは比例するため、以下を考慮することができます。
記号は「比例する」を意味し、単位変形に関しては、ΔLと呼ばれる長さの変化とL oと呼ばれる元の長さの間の商として定義されます。この方法では：
せん断弾性率
2つの長さの間の商であるため、ひずみには単位がありませんが、等号を配置する場合、比例定数はそれらを提供する必要があります。上記の定数にGを呼び出す：
Gは、せん断弾性率またはせん断弾性率と呼ばれます。それは国際システムでパスカル単位を持ち、その価値は資料の性質に依存します。このような値は、さまざまな組成のサンプルに対するさまざまな力の作用をテストすることにより、実験室で決定できます。
前の方程式からせん断力の大きさを決定する必要がある場合は、単純に応力の定義を置き換えます。
剪断力は非常に頻繁であり、その影響は科学技術の多くの側面で考慮に入れられなければなりません。構造では、それらは梁の支持点に現れ、事故中に発生して骨を折る可能性があり、それらの存在は機械の動作を変更することができます。
それらは地殻上で大規模に作用し、造構活動のおかげで岩石の破壊や地質事故を引き起こします。したがって、彼らはまた、継続的に惑星を形成する責任があります。
参考文献
- ビール、F。2010。材料の力学。5日。版。マグローヒル。7-9。
- フィッツジェラルド、1996。材料の力学。アルファオメガ。21-23。
- Giancoli、D。2006。物理学：アプリケーションの原則。6 トン番目のEd。プレンティスホール。238-242。
- Hibbeler、RC2006。材料の力学。6日。版。ピアソン教育。22 -25
- Valera Negrete、J。2005。一般物理学に関するメモ。UNAM。87-98。
- ウィキペディア。せん断応力。から回復：en.wikipedia.org。