و قوة القص هي قوة المركبة التي تتميز بكونها بالتوازي مع السطح الذي يمارس عليه، ويميل إلى تقسيم الجسم، وتشريد الأقسام الناتجة عن خفض الانتاج.
يتم تمثيله بشكل تخطيطي في الشكل 1 ، حيث يتم عرض قوة القطع المطبقة على نقطتين مختلفتين من قلم رصاص خشبي. تتطلب قوة القص بدورها قوتين متوازيتين ومعاكستين ، والتي بناءً على شدتها ، قادرة على تشويه قلم الرصاص أو كسره بالتأكيد.
الشكل 1. تتسبب قوة القص المطبقة باليدين في كسر قلم الرصاص. المصدر: Pixabay.
لذلك على الرغم من أننا نتحدث عن قوة القص في المفرد ، في الواقع يتم تطبيق قوتين ، لأن قوة القص هي قوة مركبة. تتكون هذه القوى من قوتين (أو أكثر ، في الحالات المعقدة) يتم تطبيقها في نقاط مختلفة على جسم ما.
قوتان من نفس الحجم والاتجاه المعاكس ، ولكن مع خطوط متوازية للعمل ، تشكل زوجًا من القوى. لا تقدم الأزواج ترجمة للأشياء ، لأن ناتجها صفر ، لكنها توفر عزم دوران صافٍ.
باستخدام زوج ، يتم تدوير أشياء مثل عجلة القيادة في السيارة ، أو يمكن تشويهها وكسرها ، كما في حالة القلم الرصاص واللوحة الخشبية الموضحة في الشكل 2.
الشكل 2. قوة القص تقسم قضيب خشبي إلى قسمين. لاحظ أن القوى عرضية للمقطع العرضي للسجل. المصدر: F. Zapata.
القوى السطحية والقوى الجماعية
القوى المركبة هي جزء مما يسمى بالقوى السطحية ، وذلك على وجه التحديد لأنها مطبقة على سطح الأجسام ولا ترتبط بأي شكل من الأشكال بكتلتها. لتوضيح هذه النقطة ، دعنا نقارن هاتين القوتين اللتين تعملان بشكل متكرر على الأشياء: الوزن وقوة الاحتكاك.
حجم الوزن هو P = mg ولأنه يعتمد على كتلة الجسم ، فهو ليس قوة سطحية. إنها قوة جماعية ، والوزن هو المثال الأكثر تميزًا.
يعتمد الاحتكاك الآن على طبيعة الأسطح الملامسة وليس على كتلة الجسم التي يعمل عليها ، وبالتالي فهو مثال جيد للقوى السطحية التي تظهر كثيرًا.
قوى بسيطة وقوى مركبة
يمكن أن تكون قوى السطح بسيطة أو مركبة. لقد رأينا بالفعل مثالًا للقوة المركبة في قوة القص ، ومن جانبها ، يتم تمثيل الاحتكاك كقوة بسيطة ، نظرًا لأن سهمًا واحدًا يكفي لتمثيلها في مخطط الجسم المعزول للكائن.
القوى البسيطة هي المسؤولة عن طباعة التغييرات في حركة الجسم ، على سبيل المثال نعلم أن قوة الاحتكاك الحركي بين الجسم المتحرك والسطح الذي يتحرك عليه ، ينتج عنه انخفاض في السرعة.
على العكس من ذلك ، تميل القوى المركبة إلى تشويه الأجسام وفي حالة المقصات أو المقصات ، يمكن أن تكون النتيجة النهائية قطعًا. قوى سطحية أخرى مثل التوتر أو الانضغاط تطيل أو تضغط على الجسم الذي تعمل عليه.
في كل مرة يتم فيها تقطيع الطماطم لتحضير الصلصة أو استخدام مقص لتقسيم ورقة ، تنطبق المبادئ الموضحة. تحتوي أدوات القطع عادةً على شفرتين معدنيتين حادتين لتطبيق قوة القص على المقطع العرضي للكائن المراد تقطيعه.
الشكل 3. قوة القص في العمل: يتم تطبيق إحدى القوى بواسطة شفرة السكين ، والأخرى هي القوة الطبيعية التي تمارسها لوح التقطيع. المصدر: صورة طعام تم إنشاؤها بواسطة katemangostar - freepik.es
قلق
تعتمد تأثيرات قوة القص على حجم القوة والمنطقة التي تعمل فيها ، لذلك في الهندسة يتم استخدام مفهوم إجهاد القص على نطاق واسع ، والذي يأخذ في الاعتبار كل من القوة والمساحة.
هذا الضغط له معاني أخرى مثل إجهاد القص أو إجهاد القص وفي الإنشاءات المدنية من المهم للغاية النظر فيه ، حيث أن العديد من حالات الفشل في الهياكل تأتي من عمل قوى القص.
تُفهم فائدتها على الفور عند النظر في الموقف التالي: افترض أن لديك قضيبين من نفس المادة ولكن بسماكة مختلفة تخضعان لقوى متزايدة حتى تنكسر.
من الواضح أنه لكسر الشريط السميك ، يجب تطبيق قوة أكبر ، ولكن الجهد هو نفسه لأي قضيب بنفس التركيب. مثل هذه الاختبارات متكررة في الهندسة ، نظرًا لأهمية اختيار المادة المناسبة للهيكل المتوقع للعمل على النحو الأمثل.
الإجهاد والتوتر
رياضياً ، إذا تم الإشارة إلى إجهاد القص كـ τ ، وحجم القوة المطبقة كـ F والمساحة التي يعمل عليها كـ A ، فلدينا متوسط إجهاد القص:
كونها حاصل القسمة بين القوة والمساحة ، فإن وحدة الجهد في النظام الدولي هي نيوتن / م 2 ، وتسمى باسكال وتختصر بـ Pa. في النظام الإنجليزي ، قوة الجنيه / القدم 2 وقوة الجنيه / بوصة 2.
الآن ، في كثير من الحالات ، يتم تشويه الكائن المعرض لضغط القص ثم يستعيد شكله الأصلي دون أن ينكسر فعليًا ، بمجرد توقف الضغط عن العمل. افترض أن التشوه يتكون من تغيير في الطول.
في هذه الحالة يكون الضغط والانفعال متناسبين ، لذلك يمكن مراعاة ما يلي:
الرمز ∝ يعني "متناسب مع" ومن حيث الانفعال ، يتم تعريفه على أنه الحاصل بين التغيير في الطول ، والذي سيطلق عليه ΔL ، والطول الأصلي ، المسمى L o. في هذا الطريق:
معامل القص
كونه حاصلًا بين طولين ، فإن السلالة لا تحتوي على وحدات ، ولكن عند وضع رمز المساواة ، يجب أن يوفرها ثابت التناسب. استدعاء G ليقول ثابت:
G يسمى معامل القص أو معامل القص. تحتوي على وحدات باسكال في النظام الدولي وتعتمد قيمتها على طبيعة المادة. يمكن تحديد هذه القيم في المختبر عن طريق اختبار تأثير القوى المختلفة على عينات ذات تركيبة متنوعة.
عندما يكون مطلوبًا لتحديد حجم قوة القص من المعادلة السابقة ، ببساطة استبدل تعريف الإجهاد:
تتكرر قوى القص بشكل كبير ويجب أن تؤخذ آثارها في الاعتبار في العديد من جوانب العلوم والتكنولوجيا. في الإنشاءات ، تظهر في نقاط دعم الحزم ، ويمكن أن تظهر أثناء وقوع حادث وكسر عظم ووجودها قادر على تغيير عمل الماكينة.
تعمل على نطاق واسع على قشرة الأرض مسببة كسورًا في الصخور وحوادث جيولوجية ، وذلك بفضل النشاط التكتوني. لذلك فهم مسؤولون أيضًا عن تشكيل الكوكب باستمرار.
المراجع
- بير ، ف. 2010. ميكانيكا المواد. الخامس. الإصدار. ماكجرو هيل. 7 - 9.
- فيتزجيرالد ، 1996. ميكانيكا المواد. الفا اوميجا. 21-23.
- جيانكولي ، د. 2006. الفيزياء: مبادئ مع تطبيقات. 6 ر عشر إد. برنتيس هول. 238-242.
- Hibbeler، RC 2006. ميكانيكا المواد. السادس. الإصدار. تعليم بيرسون. 22-25
- Valera Negrete، J. 2005. ملاحظات حول الفيزياء العامة. UNAM. 87-98.
- ويكيبيديا. قلق. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org.