About Equilibrium! มารู้เรื่องสมดุลกลกันเถอะ

ลำดับตอนที่ #8 : ::ความเค้น ::Stress

ความเค้น (Stress)

เมื่อออกแรงดึงเส้นวัสดุโดยไม่ให้ขนาดของแรงดึงเกินขีดจำกัดที่วัสดุชนิดนั้นๆ วัสดุจะไม่ขาดออกจากกัน แต่วัสดุอาจมีการเปลี่ยนรูปร่าง เช่น ยืดออกจากเดิม หรือบิดเบี้ยวไป 

ความเค้น หมายถึง  แรงต้านทานภายในเนื้อวัสดุที่มีต่อแรงภายนอกที่มากระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่  แต่เนื่องจากความไม่เหมาะสมทางปฏิบัติ  และความยากในการวัดหาค่านี้  เราจึงมักจะพูดถึงความเค้นในรูปของแรงภายนอกที่มากระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ 
ความเค้น (Stress) คือ อัตราส่วนระหว่างแรงทั้งหมดที่กระทำต่อผิววัตถุกับพื้นที่ผิววัตถุ

ใช้สัญลักษณ์ว่า σ (sigma)

 <<<<สูตร

σ  คือ เป็นแรงภายนอกต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ซึ่งเรียกว่า ความเค้น (นิวตันต่อตารางเมตร())
A  คือ พื้นที่หน้าตัดของท่อนวัตถุ (ตารางเมตร ())
F  คือ แรงภายนอกที่กระทำกับวัตถุ (นิวตัน(N))


เนื่องจากในที่นี้เราจะใช้หน่วยระบบเอสไอ (SI metric units) ดังนั้นแรง (F) จึงมีหน่วยเป็นนิวตัน (N) พื้นที่ (A) มีหน่วยเป็นตารางเมตร () และความเค้น (σ) มีหน่วยเป็นนิวตันต่อตารางเมตร () หรือเรียกว่า ปาสคาล (Pa)


ชนิดของความเค้นที่เกิดขึ้นกับวัสดุสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด คือ

1. ความเค้นดึง (tensile stress)

สัญลักษณ์  จะเกิดขึ้นเมื่อวัตถุอยู่ภายใต้แรงดึง โดยแรงดึงจะต้องตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดที่กระทำนั้น ความเค้นดึงจะให้เครื่องหมายแสดงเป็นบวก

2. ความเค้นอัด (compressive stress) 
สัญลักษณ์  จะเกิดขึ้นเมื่อวัตถุอยู่ภายใต้แรงอัดโดยแรงอัดจะต้องกระทำตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดของท่อนวัตถุที่กระทำนั้น ความเค้นอัดจะให้เครื่องหมายแสดงเป็นลบ

3. ความเค้นเฉือน (shear stress) 
สัญลักษณ์  (tau) เป็นแรงภายนอกที่มากระทำต่อวัตถุนั้นโดยพยายามทำให้วัตถุเกิดการขาดจากกันตามแนวระนาบที่ขนานกับทิศทางของแรงนั้น

  (Tคือความเค้นเฉือนที่เกิดขึ้นมีหน่วยเป็น )