מאמצים

מאמץ (באנגלית: stress) הוא כוח המופעל על שטח מסויים. בכך הוא דומה ללחץ, אך בעוד לחץ הוא סקלר (אין לו כיוון אלא רק גודל, והוא שווה בכל הכיוונים), המאמץ עשוי להיות שונה בכיוונים שונים והוא תלוי במבנה החומר. המאמץ מוגדר על ידי טנזור המאמצים: וקטור בעל תשעה רכיבים המפרט את המאמצים מכל הסוגים ובכל הכיוונים.

מאמץ נמדד ביחידות כוח ליחידת שטח, למשל בניוטון (או קילוניוטון או ק"ג) למילימטר מרובע (או עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): cm^2 או עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): m^2 ).

מאמץ מתיחה ודחיסה למשל הוא עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \sigma=\frac{F}{A}

כאשר: עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \sigma - ערך המאמץ, עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F - ערך הכוח הפועל, עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): A - שטח חתך הגוף.

ניתן לראות שככל שהכוח הפועל על הגוף גדל, גדל גם המאמץ ואילו ככל ששטח החתך גדל, המאמץ קטן.

ריכוז מאמצים נוצר כאשר כוח פועל על שטח שגודלו הולך וקטן (ומכאן שהמאמץ הולך וגדל). מאמץ הפועל על גוף משנה את מידותיו וצורתו. השינוי בגודל נקרא מעוות, והיחס ביניהם מתואר על ידי עקומת מאמץ-מעוות.

סוגי מאמצים

סוגי המאמצים העיקריים

קיימים 3 סוגים של מאמצים בתוך חומר: מתיחה (שאיפה של חלקיקים להתרחק אחד מהשני), דחיסה (שאיפה של חלקיקים להתקרב אחד לשני) וגזירה (שאיפה של חלקיקים להיפרד זה מזה על המישור הניצב לקו המקשר ביניהם). שאר סוגי המאמצים הם מקרים פרטיים של מאמצים אלו או שילוב של מאמצים אלה. בין אלה ניתן למצוא כפיפה, פיתול ועוד.

בציור מודגמים המאמצים העיקריים:

1. גזירה
2. מתיחה
3. דחיסה
4. פיתול

(האיור מתוך עבודת סיום קורס מדריכי טיפוס של אבישי חכים).

במאמץ כפיפה יש מתיחה באיזור מסויים של החומר, ודחיסה באיזור אחר.

מאמץ כפיפה. ניתן לראות שהחלק התחתון של הקורה נמתח, והעליון - נדחס

כאשר המאמץ בנקודה מסוימת יעלה על יכולת החומר להתנגד לו, החומר יקרוס, ישבר או ייווצר בו חור (כך יוצר מהדק סיכות חור בנייר).

מאמצים בטיפוס

מאמצי גזירה, כפיפה, דחיסה, מתיחה ופיתול קיימים בכל הכוחות המופעלים על מוצקים והם חשובים במיוחד בטבעות, רצועות, עיגונים, בולטים, פיתונים ועוד.

מאמצים בטבעות (בשימוש נכון - מתיחה בכיוון ציר האורך)

מאמצים בנקודות שונות בטבעת

בזמן מתיחה של טבעת בעבודה מופעלים על חלקים שונים בה מאמצים מסוגים שונים:

a - מאמץ דחיסה על גב הטבעת בחלק החיצוני.

b - מאמץ דחיסה בחלק החיצוני של נקודות הכיפוף.

c - מאמץ מתיחה בחלק הפנימי של נקודות הכיפוף ועל גב הטבעת כולו.

d - מאמץ גזירה על הפינים המחברים את השער.

מאמצים בבולטים

מאמצים בנקודות שונות בבולט

a - מאמץ מתיחה לאורך הבורג של הבולט (הנובע מהכוח המנסה לשלוף אותו).

b - מאמץ דחיסה בכיוון הרוחב של האוזן (נגזר מ-c).

c - מאמץ מתיחה בכיוון האורך של האוזן.

d - מאמצי דחיסה על משטח האוזן, במקום בו האום לוחץ עליה. מאמצי מתיחה בכיוון רדיאלי סביב האום - החומר נעשה דק, כלומר - נמתח.

e - מאמץ גזירה על הבורג של הבולט. הבורג נגזר בין האוזן, המפעילה כוח בכיוון מטה, ובין הסלע, המפעיל כוח בכיוון מעלה.

מאמץ הגזירה (e) פועל על הבורג/מוט של הבולט רק אם הוא לא מהודק במידה הנכונה. אם הבורג מהודק היטב, החיכוך של האוזן עם המשטח מונעת תזוזה, ומנטרלת את מאמצי הגזירה על הבורג.

מאמצים בפיתונים

---

תרמו לדף זה: מיכה יניב ואחרים...