固体は、流体のようにある位置から別の位置に移動しない原子がぎっしり詰まっています。ただし、一部の固体は弾性特性を示します。これは、力を加えることで寸法を変更できることを意味します。変形力が取り除かれると、体は元の形状に戻ります。弾性は機械物理学において重要な役割を果たします。特に、ロープの耐荷重能力や身体の伸縮性などを計算する際に重要です。弾性を考えるとき、この現象を説明する最も重要な 2 つの要因は、応力とひずみです。これらのうち、応力は固体の弾性挙動を定義する際の主要な役割を果たします。そのため、電位差の次元式について学ぶことが重要です.
ストレスとは?弾力性との関係
弾性体の表面に外力が加わると、表面全体に影響が及びます。したがって、応力は、固体および剛体の単位面積あたりに加えられる力です。ニュートンの法則によれば、力は動いている物体を静止させることができる物理的存在であり、その逆も成り立つと考えられています。
しかし、応力には物体の寸法を変化させる力が伴います。例えば輪ゴムを考えてみましょう。伸ばすと力が入ります。この力によって、輪ゴムが最初の静止位置から動き始めることはありません。代わりに、表面積に適用すると輪ゴムの長さが長くなります。これが私たちがストレスとして知っていることです。応力の概念を理解するには、リアルタイム アプリケーションの電位差の適切な次元式を理解する必要があります。
σ =F/A
応力の次元表現と式
物理的属性の潜在的な違いの次元式を導き出す作業をしなければならないときは、独立した次元から始めなければなりません。これらは、長さ、質量、および時間です。長さは L、M は質量、時間は S で表されます。
これら 3 つの独立した次元は、SI 単位と CGS 単位の両方で表されます。したがって、
· L の SI 単位は m になり、CGS 単位は cm になります。
· M の場合、SI 単位は kg、CGS 単位は g です。
· T については、SI 単位と CGS 単位の両方が秒として表されます。
応力は力と表面積に依存するため、その寸法式を導き出すには段階を踏む必要があります。
力 =質量 x 加速度
または、力 =質量 x 速度/時間
または、力 =(質量 x 変位)/時間 2
筆記力を f、質量を m、速度を v、変位を s、時間を t とする加速度:
f =マ
または、f =(mv)/t
または、f =(ミリ秒)/t2
ここで、上記の式で表されるすべての単位の寸法値を入れます:
f =( [M1L1]) / T2
または、f =[M1L1T-2]
応力方程式に力の次元公式を入れる:
σ =F/A
σ =[M1L1T-2] / [L2]
σ =[M1T-2] / [L1]
σ =[M1L-1T-2]
各次元の SI 単位を上記の式に入れる:
σ =Kg1m-1秒-2
σ =kgm-1sec-2 または Pa
ストレスの種類とその応用
応力は、通常の応力とせん断応力の 2 つの主要な形態に分けることができます。これらの 2 つのタイプは、外力の適用ポイントとその方向によって異なります。
通常のストレス
サーフェスの向きに垂直な点 x でソリッド ボディに力が加えられるとき、応力は法線として定義されます。ここで、力線と表面の間の角度は 90 度です。
法線力を FN、総表面積を A とすると、法線応力は次のように記述できます:
σN =FN / A
ここで、FN の SI 単位は N (ニュートン)、A の SI 単位は (m2) です。 .したがって、σ の SI 単位は Nm-2 または Pa です。
せん断応力
反対に、物体の表面に沿って、つまり表面に平行に力が加えられた場合、単位表面積あたりの力はせん断応力と呼ばれます。ここで、力線と表面の間の角度は 0 度です。
力を FS、表面積を A とすると、せん断応力は次のように表されます:
σS =FS / A
または、T =FS / A
ここで、σS =T =せん断応力
ここで、力の SI 単位 FS は N で与えられ、表面積はm2で表します。したがって、せん断応力の SI 単位は Nm-2 または Pa と見なされます。
結論
応力が物体に加えられる力とその表面積にどのように依存するかを把握することは、電位差の次元式とその導出の重要性を理解する上で重要です。面積、力、応力の 3 つのパラメータはすべて従属次元であるため、応力の SI 単位を導出するには、独立した次元で表現する必要があります。これとは別に、電位差の次元式を使用すると、加えられたストレスのコンテキストで身体がどのように動作するかが明らかになります。例えば、応力量は反比例するため、表面積が大きいほど減少します。同様に、質量が大きくなると正比例するため、応力が増加します。したがって、応力の次元式がどのように導き出され、さらなる分析に使用されるかを研究することが重要です。
