About Equilibrium! มารู้เรื่องสมดุลกลกันเถอะ

ลำดับตอนที่ #9 : ::ความเครียด::Strain

ความเครียด (Strain)

 

เราคงเคยสังเกตวัตถุที่ถูกแรงกระทำแล้วมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง เช่น เมื่อเราออกแรงดึงถุงพลาสติก แล้วถุงพลาสติกยืดออกในทิศทางกับทิศของแรงกระทำ  

ความเครียด คือ อัตราส่วนระหว่างความยาวที่เปลี่ยนแปลงต่อความยาวเดิม (ไม่มีหน่วย) ใช้สัญลักษณ์ ε อักษรกรีก เรียกว่า epsilon เป็นการเปลี่ยนแปลงของวัตถุเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำกับวัตถุ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเป็นการเปลี่ยนแปลงต่อขนาดเดิม พิจารณารูป 

กำหนดให้     ε คือ ความเครียด (ไม่มีหน่วย)
XXXXXXX  คือ ความยาวที่เปลี่ยนไป
XXXXXXXX คือ ความยาวเดิมของวัตถุ

ชนิดของความเครียด
ความเครียดที่เกิดขึ้นในวัตถุสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด คือ

1. ความเครียดดึง (tensile strain) 

สัญลักษณ์  เมื่อท่อนวัตถุถูกกระทำด้วยแรงดึงตามแนวแกน และเพิ่มแรงดึงขึ้นอย่างช้า ๆ ท่อนวัตถุนี้ก็จะเกิดการยืดออกทีละน้อยตามขนาดของแรงดึงที่เพิ่มขึ้นของแรง F ทำให้ท่อนวัตถุยืดออกเท่ากับ  ดังแสดงในรูป ขณะที่ท่อนวัตถุยืดออกก็จะเกิดการหดตามแนวดิ่งของท่อนวัตถุนั้น

XXX

2. ความเครียดอัด (compressive strain) 

สัญลักษณ์  เมื่อท่อนวัตถุถูกกระทำด้วยแรงกดตามแนวแกน และเพิ่มแรงกดขึ้นอย่างช้าจนทำให้ท่อนวัตถุหดตัวลงเท่ากับ  

 

  คือ ความเครียดอัด (ไม่มีหน่วย)
 คือ ความยาวที่หดเข้าของวัตถุมีหน่วยเป็นเมตร (m)
 คือ ความยาวเดิมของวัตถุมีหน่วยเป็นเมตร (m)
หมายเหตุ ความเครียดดึงและความเครียดอัดจะไม่มีหน่วย เพราะหน่วยของความยาวที่เปลี่ยนไปทำต่อความยาวเดิมเป็นหน่วยเดียวกัน จึงตัดไปหมด


3. ความเครียดเฉือน (shear strain) 

สัญลักษณ์ γ เรียกว่า gamma เมื่อมีแรงเฉือนกระทำจะเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือเกิดความเครียดขึ้นมา ความเครียดที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า ความเครียดเฉือน 

X                                                        

เมื่อ θ เป็นมุมที่เฉไป แต่มุมนี้จะเล็กมาก ดังนั้น tanθ ≈ θ เรเดียน 
ดังนั้นความเครียดเฉือนจึงเป็นการวัดมุมที่เฉไป มีหน่วยเป็นเรเดียน (rad)