Vsebina
Ugotovitev, koliko teže lahko nosi most, je odvisno od tega, kako se odziva na stres in obremenitve avtomobilov in drugih vozil, ki ga prečkajo. Toda za najbolj drobne spremembe stresa potrebujete merilnik napetosti, ki vam lahko daje veliko manjše vrednosti stresa. Pri tem vam pomaga vrednost mikroobremenitve.
Mikroobremenitev
Stres se meri s "sigma" σ = F / A za silo F na objektu in območju A nad katero se uporablja sila. Stres lahko izmerite na preprost način, če poznate silo in območje. To daje obremenitvi enake enote kot tlak. To pomeni, da lahko dodate pritisk na predmet kot en način merjenja napetosti na njem.
Prav tako lahko ugotovite, koliko se na materialu obremenjuje vrednost seva, merjeno s "epsilon" ε = ΔL / L za spremembo dolžine ΔL materiala, kadar je pod stresom, deljeno z dejansko dolžino L gradiva. Ko se material stisne v določeni smeri, kot je teža avtomobilov na mostu, se lahko material sam razširi v smeri, ki so pravokotne na težo. Ta odziv raztezanja ali stiskanja, znan kot Poisson učinek, vam lahko izračunamo obremenitev.
Ta "deformacija" materiala se pojavi na mikro ravni za učinke mikroobremenitve. Medtem ko merilniki navadnih dimenzij merijo spremembe dolžine materiala v velikosti milimetra ali palca, se za dolžino mikrometrov (z grško črko "mu") μm za spremembo dolžine uporabljajo merilniki. To bi pomenilo, da bi uporabljali vrednosti ε z dne 10-6 v velikosti, da dobimo mikroobremenitev μ__ε. Pretvarjanje mikroobremenitve v sev pomeni pomnožitev vrednosti mikroobremenitve z 10-6.
Mikroobremenitveni merilniki
Odkar je škotski kemik Lord Kelvin odkril, da kovinski prevodni material pod mehanskim pritiskom kaže na spremembo električne upornosti, so znanstveniki in inženirji raziskali to povezavo med sevom in elektriko, da bi izkoristili te učinke. Električni upor meri upor žic proti toku električnega naboja.
Merilniki napetosti uporabljajo cik-cak obliko žice, tako da, ko merite električni upor v žici, ko skozi tok teče tok, lahko izmerite, koliko napora je na žici. Zigzagova mreža v obliki mreže povečuje površino žice vzporedno s smerjo sevanja.
Mikroobremenitveni merilniki naredijo isto stvar, vendar merijo še bolj majhne spremembe električne upornosti predmeta, kot so spremembe mikroskopa v dolžini predmetov. Merilniki napetosti izkoristijo razmerje tako, da ob prenosu seva na predmet na merilnik napetosti profil spreminja svojo električno upornost sorazmerno z obremenitvijo. Merilniki napetosti najdejo uporabo v tehtnicah, ki natančno merijo težo predmetov.
Primeri težav z napetostjo
Te težave lahko ponazorijo primeri težav s sevnimi merilniki. Če merilo napetosti meri mikroobremenitev 5_μ__ε_ za material dolžine 1 mm, za koliko mikrometrov se spremeni dolžina materiala?
Pretvorimo mikroobremenitev v množitev z 10-6 da dobimo vrednost napetosti 5 x 10-6in pretvorite 1 mm v metre tako, da ga pomnožite z 10-3 da bi dobili 10-3 m. Uporabite enačbo za napetost za reševanje ΔL s 5 x 10-6 = ΔL / 10-3 m_. Rešite za _ΔL kot (5 x 10-6) x (10-3), da dobimo 5 x 10-9 m, ali 5 x 10-3 μm _._