Vad är en skjuvplan?
Ett skjuvplan är planet där skjuvspänningen uppstår. Liksom normal spänning är skjuvspänningen ett mått på kraft per enhetsarea. Vid varje given punkt i en struktur finns det många möjliga plan som kan definieras för att mäta stress. Följaktligen, vilket plan som innehåller det aktuella området är skjuvplanet. Skjuvplanet är användbart för ingenjörer som analyserar de inre spänningarna i strukturer.
Stress har samma enheter som tryck: kraft per område. Normal stress resulterar när en komponent sätts i spänning eller komprimering. Om en metallstång sträcks vertikalt tenderar en inre spänning att motstå ytterligare deformation. Denna spänning kommer att inträffa i horisontella tvärsnitt av stången. Spänningen sägs vara normal eftersom den är riktad i en rät vinkel till eller normal mot de horisontella spänningsplanen.
Skjuvspänning liknar normal stress genom att den har samma enheter. Spänningsriktningen är dock parallell med dess spänningsplan. Denna typ av spänning kan uppstå om en annan uppsättning av krafter applicerades på samma metallstång; nämligen, om någon höll botten på baren stillastående när han försökte flytta toppen av baren till höger. Den resulterande inre spänningen kallas skjuvspänning, eftersom delar av stången försöker glida eller skjuva förbi varandra.
Under dessa belastningsförhållanden skulle spänningarna på ett horisontellt plan beläget i mitten av stången vara skjuvspänningar riktade horisontellt. Längst ner i baren skulle försöka flytta till vänster; det skulle utsätta krafter i vänster i ett horisontellt skjuvplan. Övre delen av baren skulle försöka flytta till höger; det skulle utsätta högerkrafter på samma skjuvplan.
Att analysera skjuvplanet är viktigt för att förhindra det mekaniska felet i en konstruktion. Varje material har en gräns för hur mycket stress det kan tåla. Denna gräns är en egenskap hos själva materialet snarare än objektets form. Till exempel kan två gummiband tillverkas i olika storlekar men av samma material. Den större tål mer kraft innan den bryts, men bara för att den har mer tvärsnittsarea för att fördela kraften; den inre spänningen kommer att vara densamma vid fel i båda storlekarna.
På samma sätt kan komponenter brytas på grund av för mycket skjuvspänning. Om en komponent misslyckas med skjuvspänning kommer delar av den att bokstavligen glida förbi varandra. Gamla metallbultar, till exempel, misslyckas ofta på detta sätt. Gränsen för skjuvspänning, liksom vid normal spänning, är en väsentlig egenskap.