Siły wewnętrzne

Umiejętność wyznaczania sił wewnętrznych jest bardzo ważnym elementem naszej wiedzy, ponieważ w dużej mierze przedmioty takie jak wytrzymałość materiałów czy różnego rodzaju mechaniki opierają się właśnie na tych obliczeniach.
Obliczenie sił wewnętrznych w konstrukcjach kończy się narysowaniem wykresów tych sił. W kolejnych etapach nauki, takie wykresy będziecie musieli rysować z pamięci(to znaczy bez wykonywania obliczeń). Dobrze jest pojąć podstawy, aby później nie mieć z tym problemów.
W dalszej części poradnika, umieszczę zasady sporządzania wykresów sił wewnętrznych z pamięci, ale nie wybiegajmy tak daleko w przód. Tyle słowem wstępu, zobaczmy co to siły wewnętrzne i jak one działają.

Wyznaczenie sił wewnętrznych(przekrojowych) w elementach konstrukcyjnych.

Podczas obliczeń musimy wyznaczyć wartości trzech następujących sił przekrojowych, a dokładnie N, T, M, czyli normalnej, tnącej i momentu zginającego.

Zobaczmy, jak działa siła normalna na belkę.

N - normalne

Bardzo łatwo zauważyć, że siły normalne to te, które działają równoległe do osi belki. Gdy siła powoduje rozciąganie pręta, wtedy otrzymujemy wartości dodatnie, gdy siła powoduje ściskanie pręta wartości siły N będą ujemne.

Teraz zobaczmy, jak działają siły tnące na belkę.

T - tnące

W przypadku tnących sił przekrojowych widzimy, że działają one prostopadle do osi belki. Gdy groty sił zwrócone są w stronę belki otrzymujemy wartości ujemne, a gdy są odwrócone mamy wartości dodatnie.

Zobaczmy, jak działa ostatnia siła wewnętrzna M – moment zginający.

M - moment zginający

W tym przypadku widzimy, że siły powodują zginanie belki. Od tego, jak belka jest zginana, zależy znak wartości momentu zginającego. Przypominam rozciąganie(+), ściskanie(-).

Proponuje zapamiętać te rysunki, ponieważ podczas obliczania belek, ram, kratownic czy łuków przeważnie na tym studenci robią błąd, czyli przyjmują zwroty poszczególnych sił ze złymi znakami. Tyle słowem wstępu do sił wewnętrznych, w kolejnym kroku zapoznamy się z podstawami rysowania wykresów sił przekrojowych.