Che cos'è un piano di taglio?
Un piano di taglio è il piano in cui si verifica lo sforzo di taglio. Come lo stress normale, lo stress da taglio è una misura della forza per unità di area. In ogni dato punto di una struttura, ci sono molti piani possibili che possono essere definiti per misurare lo stress. Di conseguenza, qualunque piano contenga l'area in questione è il piano di taglio. Il piano di taglio è utile per gli ingegneri che analizzano le sollecitazioni interne nelle strutture.
Lo stress ha le stesse unità di pressione: forza per area. Lo stress normale si ottiene quando un componente viene messo in tensione o compressione. Se un'asta di metallo viene allungata verticalmente, una sollecitazione interna tenderà a resistere a ulteriori deformazioni. Questo stress si verificherà nelle sezioni trasversali orizzontali della barra. Si dice che lo stress è normale perché è diretto ad angolo retto o normale rispetto ai piani di stress orizzontale.
Lo stress da taglio è simile allo stress normale in quanto ha le stesse unità. La direzione dello stress, tuttavia, è parallela al suo piano di stress. Questo tipo di stress potrebbe derivare se un diverso insieme di forze fosse applicato alla stessa barra di metallo; vale a dire, se qualcuno teneva la parte inferiore della barra ferma mentre cercava di spostare la parte superiore della barra verso destra. Lo stress interno risultante è chiamato stress da taglio, poiché parti della barra stanno cercando di scivolare, o tagliare, una accanto all'altra.
In queste condizioni di carico, le sollecitazioni su un piano orizzontale situato al centro della barra sarebbero sollecitazioni di taglio dirette orizzontalmente. La parte inferiore della barra proverebbe a spostarsi a sinistra; avrebbe sottoposto le forze verso sinistra in un piano di taglio orizzontale. La parte superiore della barra proverebbe a spostarsi a destra; avrebbe sottoposto le forze a destra sullo stesso piano di taglio.
L'analisi del piano di taglio è importante per prevenire guasti meccanici di una struttura. Ogni materiale ha un limite alla quantità di stress che può sopportare. Questo limite è una proprietà del materiale stesso, piuttosto che la forma dell'oggetto. Ad esempio, due elastici potrebbero essere realizzati in dimensioni diverse ma dallo stesso materiale. Il più grande può sopportare più forza prima di rompersi, ma solo perché ha più area della sezione trasversale per distribuire la forza; lo stress interno sarà lo stesso in caso di fallimento per entrambe le dimensioni.
Allo stesso modo, i componenti possono rompersi a causa di troppe sollecitazioni di taglio. Se un componente si guasta per sollecitazione a taglio, parti di esso scivolano letteralmente l'una accanto all'altra. Vecchi bulloni metallici, ad esempio, comunemente falliscono in questo modo. Il limite di sollecitazione a taglio, come per lo stress normale, è una proprietà materiale.