Τι είναι το στατικό φορτίο;

Στατικό φορτίο είναι μια μηχανική δύναμη που εφαρμόζεται αργά σε ένα συγκρότημα ή αντικείμενο. Αυτό μπορεί να αντιπαραβληθεί με ένα δυναμικό φορτίο, το οποίο είναι μια δύναμη που εφαρμόζεται γρήγορα. Οι δοκιμές στατικού φορτίου είναι χρήσιμες για τον προσδιορισμό των μέγιστων επιτρεπόμενων φορτίων σε κατασκευές μηχανικής, όπως οι γέφυρες, και μπορούν επίσης να είναι χρήσιμες για την ανακάλυψη των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών.

Αυτή η δύναμη εφαρμόζεται συχνά σε κατασκευές μηχανικής από τις οποίες εξαρτάται η ασφάλεια των ανθρώπων, επειδή οι μηχανικοί πρέπει να γνωρίζουν τη μέγιστη δύναμη που μπορεί να υποστηρίξει μια κατασκευή προτού καταρρεύσει. Οποιαδήποτε δύναμη εφαρμόζεται σταθερά χωρίς να μετακινηθεί ένα αντικείμενο θεωρείται στατικό φορτίο και η γνώση του πόσο φορτίο μπορεί να αντέξει μια κατασκευή είναι χρήσιμη για τον καθορισμό περιθωρίων ασφαλείας για την κατασκευή. Ο περιορισμός της φόρτισης στο μισό του μέγιστου μιας κατασκευής θα δώσει συντελεστή ασφάλειας δύο.

Ένας ανελκυστήρας είναι ένα παράδειγμα όπου συμβαίνει στατική φόρτιση. Όταν δέκα άτομα στέκονται σε ένα ασανσέρ περιμένοντας να κλείσουν οι πόρτες, ασκούν ένα φορτίο σε αυτό που είναι στατικό επειδή οι άνθρωποι και το ασανσέρ δεν κινούνται μεταξύ τους. Οι τάσεις μέσα στον ανελκυστήρα έχουν χρόνο να φτάσουν σε ισορροπία υπό τέτοιες συνθήκες. Ένας ανελκυστήρας πρέπει να ελεγχθεί για να καθοριστεί ένα μέγιστο όριο βάρους με ένα αποδεκτό περιθώριο ασφαλείας.

Ένα δυναμικό φορτίο, από την άλλη πλευρά, προκύπτει όταν οι συνθήκες φόρτωσης αλλάζουν με το χρόνο. Όταν οι άνθρωποι μετακινούνται σε έναν ανελκυστήρα, δημιουργούν ένα δυναμικό φορτίο και οι καταπονήσεις σε ένα σημείο του ανελκυστήρα μπορεί να διαφέρουν σημαντικά.
Τα ίδια τα υλικά μπορούν να υποβληθούν σε δοκιμές για να ανακαλύψουν τις θεμελιώδεις ιδιότητές τους. Όλα τα υλικά έχουν ένα εγγενές όριο στο πόση τάση ή πίεση συμπίεσης μπορούν να ανεχθούν πριν υποχωρήσουν ή παραμορφωθούν μόνιμα. Το στρες είναι ένα μέτρο της δύναμης ανά μονάδα επιφάνειας στη διατομή ενός υλικού και όταν η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας γίνει πολύ μεγάλη, αναπτύσσονται μικροσκοπικά κατάγματα. Εάν η δύναμη συνεχίσει να αυξάνεται, το υλικό μπορεί να σπάσει εντελώς.

Μια δοκιμή εφελκυσμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της αντοχής σε εφελκυσμό ενός υλικού. Τα αντικείμενα τεντώνονται όταν ασκούνται εξωτερικές δυνάμεις κατά μήκος του ίδιου άξονα. Εάν ασκηθούν δυνάμεις κατακόρυφα, τα αντικείμενα θα τείνουν να γίνουν ελαφρώς ψηλότερα αλλά πιο λεπτά. Αυτή η παραμόρφωση είναι προσωρινή και θα εξαφανιστεί μόλις υποχωρήσουν οι δυνάμεις. Ωστόσο, όταν οι τάσεις ξεπερνούν το σημείο διαρροής, οι διαστάσεις ενός υλικού θα τροποποιούνται μόνιμα.

Ένα δείγμα που υποβάλλεται σε δοκιμή εφελκυσμού μπορεί τυπικά να αντέξει τάσεις μεγαλύτερες από την τάση διαρροής του χωρίς θραύση. Σε κάποιο σημείο, ωστόσο, το δείγμα θα σπάσει σε δύο κομμάτια επειδή οι μικροσκοπικές ρωγμές που προέκυψαν από την απόδοση θα αυξηθούν. Η τάση στο σημείο της πλήρους θραύσης ονομάζεται η τελική αντοχή σε εφελκυσμό ενός υλικού.