Co je to střihová rovina?

Smyková rovina je rovina, ve které dochází ke smykovému napětí. Stejně jako normální napětí, je smykové napětí měřítkem síly na jednotku plochy. V kterémkoli daném bodě struktury existuje mnoho možných rovin, které lze definovat pro měření stresu. Podle toho, která rovina obsahuje dotyčnou oblast, je střihová rovina. Smyková rovina je užitečná pro inženýry, kteří analyzují vnitřní napětí ve strukturách.

Stres má stejné jednotky jako tlak: síla na plochu. Normální napětí vzniká, když je komponenta uvedena do napětí nebo komprese. Pokud je kovová tyč svisle napnutá, bude mít vnitřní napětí tendenci odolávat další deformaci. K tomuto napětí dojde v horizontálních průřezech tyče. Napětí se říká, že je normální, protože je nasměrováno v pravém úhlu k vodorovným napěťovým rovinám nebo kolmo k nim.

Smykové napětí je podobné normálnímu napětí v tom, že má stejné jednotky. Směr napětí je však rovnoběžný s jeho rovinou napětí. Tento druh napětí by mohl vzniknout, pokud by se na stejnou kovovou tyč použila jiná sada sil; jmenovitě pokud někdo držel spodní část baru v klidu, zatímco se pokoušel posunout horní část baru doprava. Výsledné vnitřní napětí se nazývá smykové napětí, protože části tyče se snaží posouvat nebo stříhat kolem sebe.

Za těchto podmínek zatížení by napětí na vodorovné rovině umístěné ve středu tyče byly smyková napětí směrovaná horizontálně. Spodní část lišty by se snažila pohnout doleva; v horizontální smykové rovině by vystavil síly doleva. Horní část baru by se snažila pohnout doprava; to by vystavilo pravicové síly na stejné střižné rovině.

Analýza smykové roviny je důležitá při prevenci mechanického poškození konstrukce. Každý materiál má limit, kolik stresu může vydržet. Tento limit je spíše vlastnost samotného materiálu než tvar objektu. Například dva gumové pásy by mohly být vyrobeny v různých velikostech, ale ze stejného materiálu. Větší z nich vydrží více síly před zlomením, ale pouze proto, že má větší plochu průřezu pro rozložení síly; vnitřní napětí bude stejné při poruše pro obě velikosti.

Podobně se komponenty mohou zlomit kvůli přílišnému smykovému napětí. Pokud některá součást selže při smykovém napětí, její části se doslova posouvají kolem sebe. Například staré kovové šrouby tímto způsobem obvykle selhávají. Limit střihového napětí, stejně jako u normálního napětí, je materiální vlastnost.