전단 응력 이해
책을 테이블 위에 놓고 손으로 수평으로 밀어 넣는 것을 상상해보십시오. 힘을 바르면 책이 테이블의 표면을 가로 질러 미끄러지는 경향이 있습니다. 당신이 적용하는 힘은 책의 아래 표면과 테이블의 상단 표면 사이의 인터페이스에서 전단 응력을 만듭니다. 이 스트레스는 표면과 평행하게 작용하며 책과 테이블의 층이 서로 지나가도록 시도합니다.
수학적 정의
수학적으로, 전단 응력 (τ)은 힘 (f)이 물질의 표면에 평행하게 작용하는 힘으로 정의된다.
τ =f / a
단위 :전단 응력은 일반적으로 국제 단위 (SI)에서 제곱 미터당 파스칼 (PA) 또는 뉴턴에서 측정됩니다.
전단 응력의 중요성
전단 응력은 다양한 엔지니어링 및 과학 응용 분야에서 중요한 역할을합니다.
1. 구조 분석 :전단 응력은 건물, 교량 및 기계 구성 요소를 포함한 구조물의 강도와 안정성을 결정하는 데 중요합니다. 엔지니어는 과도하게 붕괴되거나 변형되지 않고 전단력을 견딜 수있는 구조를 설계하도록 도와줍니다.
2. 유체 역학 :전단 응력은 이동 유체의 층 사이의 마찰을 포함하여 유체의 흐름 거동을 이해하는 데 필수적입니다. 파이프의 유체 흐름, 유체를 통과하는 물체의 드래그 힘, 펌프 및 터빈의 유체 거동과 같은 현상을 분석하는 데 중요합니다.
3. 재료 특성 :전단 응력 측정은 강도, 탄성 및 점도와 같은 재료의 기계적 특성에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 이 정보는 건설, 제조 및 항공 우주와 같은 산업의 특정 응용 분야에 적절한 자료를 선택하는 데 중요합니다.
4. 실패 분석 :전단 응력 분석은 재료 고장 및 구조적 붕괴의 원인을 조사하는 데 필수적입니다. 재료의 강도를 초과 한 과도한 전단력으로 인해 고장이 발생했는지 여부를 식별하는 데 도움이됩니다.
전단 응력의 예
1. 얼음 위에서 걷는 :얼음 위를 걸을 때, 신발의 발바닥과 얼음 표면 사이의 전단 응력은 충분한 마찰을 제공하기에 부적절 할 수 있습니다. 이로 인해 미끄러지고 떨어질 수 있습니다.
2. 가위로 절단 :가위로 종이를 자르면 블레이드가 만든 전단 응력으로 인해 종이가 절단 라인을 따라 분리됩니다.
결론
전단 응력은 과학, 특히 물리학 및 공학과 같은 분야의 기본 개념입니다. 그것은 재료의 표면과 평행하게 작용하는 단위 영역 당 힘을 설명하여 변형 또는 슬라이딩으로 이어집니다. 전단 응력을 이해하는 것은 기계적 힘 하에서 재료의 거동을 분석하고 다양한 엔지니어링 응용 분야에서 구조 및 구성 요소의 강도, 안정성 및 성능을 보장하는 데 중요합니다.
