Co to jest oś neutralna?
Oś neutralna jest linią przechodzącą przez obiekt pokazujący środek sił działających na przedmiotowy obiekt. W dowolnym punkcie przecięcia przez oś naciski stykające się i rozszerzające działające na obiekt są równe. W obiekcie symetrycznym, takim jak belka konstrukcyjna, oś neutralna przechodzi przez dokładny środek obiektu. W przypadku obiektu asymetrycznego lub takiego, który ma nieproporcjonalne wsparcie, znalezienie osi neutralnej jest bardzo złożonym procesem matematycznym. Najczęstszym praktycznym zastosowaniem tej funkcji jest tworzenie łuków w ścianach i budynkach.
Oś jest linią przechodzącą przez obiekt. Linie te opisują lokalizację istotną dla obiektu, często związaną z obrotem, naprężeniem lub wyglądem. Na przykład oś planety Ziemia opisuje linię, wokół której planeta się obraca. Obiekt taki jak świecznik często ma oś symetrii; obiekt jest taki sam po obu stronach linii osi, patrząc pod dowolnym kątem.
Każdy obiekt ma również oś neutralną, ale jest to bardziej skomplikowany typ linii. Wiele sił wpływa na obiekt w dowolnej sytuacji. Niektóre z tych sił powodują rozciąganie obiektu, a niektóre powodują jego kurczenie się. Gdzieś w obszarze obiektu znajduje się linia pokazująca dokładny środek sił, w zasadzie granica między tymi dwoma oddziaływaniami.
W prostokątnej belce wspartej na obu końcach grawitacja ciągnie w dół do obiektu. Grawitacja zamienia wiązkę w kształt litery „U”, powodując zasadniczo opadanie środka wiązki. W tym przypadku spód belki się rozciąga, a górna część belki się ściska. Oś neutralna przemieszcza się bezpośrednio przez środek obiektu, pokazując linię, w której siły się spotykają i znoszą.
W prostych obiektach oś neutralna jest ogólnie łatwa do znalezienia. W złożonych obiektach jest to o wiele trudniejsze. W przeciwieństwie do większości innych typów osi, ta może faktycznie istnieć poza obiektem. W obiekcie o niesymetrycznym kształcie lub o nierównych punktach podparcia oś, w której siły są równe, może znajdować się w obszarze między dwoma punktami, który znajduje się poza strukturą obiektu. Oznacza to, że siły działające na obiekt są nierówne i nie mogą być w pełni zrównoważone.
Jednym z pierwszych zastosowań dla osi neutralnej był łuk architektoniczny. Ponieważ oś przebiega przez łuk, możliwe jest znalezienie punktu, w którym konstrukcja może utrzymać ciężar nad nią. Tak długo, jak oś pozostaje w większej strukturze łuku, może utrzymywać drzwi bez zapadania się. Krzywa łuku daje strukturze znacznie większy obszar, w którym oś może się zatrzymać, w porównaniu do drzwi z prostym szczytem.