Co to jest siła osiowa?
Siła osiowa to dowolna siła, która działa bezpośrednio na środkową oś obiektu. Siły te są zazwyczaj siłą rozciągającą lub siłą ściskającą, w zależności od kierunku. Ponadto, gdy obciążenie siły jest równomierne na środku geometrycznym formy, jest ono koncentryczne, a gdy jest nierówne, jest mimośrodowe. W przeciwieństwie do wielu działających sił, siła osiowa jest często własnym przeciwwagą; obiekt ciągnięty lub popychany równomiernie w przeciwnych kierunkach nie porusza się. Siła zwykła zajmuje pozycję podobną do siły osiowej, ale działa prostopadle do osi środkowej obiektu.
Jedną z najważniejszych części badania sił osiowych jest idea środka geometrycznego. Jest to punkt w granicach stałego obiektu, który jest idealnym środkiem całej masy. W prostym obiekcie, takim jak cylinder, łatwo jest znaleźć dokładny środek obiektu, po prostu mierząc boki. W złożonym obiekcie, takim jak rower, proces jest znacznie bardziej skomplikowany. Chociaż istnieje bardzo złożony szereg równań matematycznych, który znajdzie ten punkt, jest to zasadniczo punkt, w którym masa obiektu jest taka sama w dowolnym przeciwnym kierunku.
W złożonym obiekcie punkt ten może znajdować się praktycznie w dowolnym miejscu w większej przestrzeni formy. Podczas patrzenia na obiekt przestrzeń, którą zajmuje on, jest często większa niż sam obiekt. Czynniki takie jak gęstość i wystające ramiona mogą powodować, że geometryczny środek będzie istniał na powierzchni lub nawet poza formą.
Oś środkowa obiektu biegnie z jednej strony przez obiekt na drugą. Ta linia opiera się na kształcie obiektu, a nie na jego masie lub gęstości. Oś środkowa może przebiegać przez środek geometryczny lub nie.
Gdy siła działa bezpośrednio na oś środkową, jest to siła osiowa. Siły te często ściskają oś z dowolnego końca lub rozciągają oś w dwóch przeciwnych kierunkach; w rezultacie obiekt zwykle się nie porusza. Doskonały przykład tych sił można zobaczyć na kolumnach w budynkach. Kolumna ma oś, która biegnie przez cały formularz od góry do dołu. Kolumna jest stale ściśnięta, ponieważ wspiera dach konstrukcji.
W przykładzie kolumny siła osiowa przebiega przez geometryczny środek formy; to czyni siłę koncentryczną. Siła koncentryczna jest stabilna w spoczynku. Gdy oś nie przechodzi przez środek geometryczny, kształt nie jest stabilny, a siła jest mimośrodowa. Zazwyczaj oznacza to, że forma nie jest w stanie wytrzymać sił osiowych w spoczynku; struktura nie będzie w stanie poradzić sobie z nieproporcjonalnymi energiami działającymi na nią.