Hva er en skjærplan?

Et skjærplan er planet der skjærspenning oppstår. Som vanlig belastning er skjærspenning et mål på kraft per enhetsareal. På et gitt punkt i en struktur er det mange mulige plan som kan defineres for å måle stress. Følgelig er skjærplanet hvilket plan som inneholder det aktuelle området. Skjærplanet er nyttig for ingeniører som analyserer de indre spenningene i strukturer.

Stress har de samme enhetene som trykk: kraft per område. Normalt stress resulterer når en komponent blir satt i spenning eller komprimering. Hvis en metallstang blir strukket vertikalt, vil en indre spenning ha en tendens til å motstå ytterligere deformasjoner. Denne påkjenningen vil oppstå i horisontale tverrsnitt av stangen. Stresset sies å være normalt fordi det er rettet i en rett vinkel til, eller normalt mot, de horisontale spenningsplanene.

Skjærspenning ligner på normal belastning ved at den har de samme enhetene. Stressretningen er imidlertid parallell med dens spenningsplan. Denne typen stress kan oppstå hvis et annet sett med krefter ble brukt på den samme metallstangen; nemlig hvis noen holdt bunnen av stangen stille mens han prøvde å flytte toppen av baren til høyre. Den resulterende indre belastningen kalles skjærspenning, fordi deler av stangen prøver å gli, eller skjære, forbi hverandre.

Under disse belastningsforholdene vil spenningene på et horisontalt plan som ligger i midten av stangen være skjærspenninger rettet horisontalt. Bunnen av stolpen ville prøve å flytte til venstre; den ville utsette venstre krefter i et horisontalt skjærplan. Toppen av baren ville prøve å flytte til høyre; det ville utsette høyre krefter på det samme skjærplanet.

Det er viktig å analysere skjærplanet for å forhindre mekanisk svikt i en struktur. Hvert materiale har en grense for hvor mye stress det kan tåle. Denne grensen er en egenskap av selve materialet, snarere enn formen på objektet. For eksempel kan to gummibånd være laget i forskjellige størrelser, men av samme materiale. Den større tåler mer kraft før brudd, men bare fordi den har mer tverrsnittsareal for å fordele styrken; den indre belastningen vil være den samme ved feil i begge størrelser.

På samme måte kan komponenter gå i stykker på grunn av for mye skjærspenning. Hvis en komponent svikter ved skjærspenning, vil deler av den bokstavelig talt gli forbi hverandre. Gamle metallbolter, for eksempel, svikter ofte på denne måten. Grensen for skjærspenning, som ved vanlig belastning, er en vesentlig egenskap.