Vad är en neutral axel?

En neutral axel är en linje som går igenom ett objekt som visar centrum för krafter i verkan på nämnda objekt. Vid varje skärningspunkt genom axeln är det kontaktande och expanderande trycket i verkan på objektet lika. I ett symmetriskt objekt, som en strukturell balk, är den neutrala axeln genom objektets exakta centrum. I ett asymmetriskt objekt, eller ett som har oproportionerligt stöd, är att hitta den neutrala axeln en mycket komplex matematisk process. Den vanligaste praktiska användningen för denna funktion är att skapa bågar i väggar och byggnader.

En axel är en linje som går igenom ett objekt. Dessa linjer beskriver en plats som är viktig för objektet, ofta relaterad till rotation, spänning eller utseende. Till exempel beskriver planets jordaxel den linje runt vilken planeten roterar. Ett objekt som en ljusstake kommer ofta att ha en symmetriaxel; objektet är detsamma, på båda sidor om axellinjen, sett från någon vinkel.

Varje objekt har också en neutral axel, men detta är en mer komplicerad typ av linje. Ett antal krafter påverkar ett objekt i en given situation. Vissa av dessa krafter får objektet att sträckas och andra får det att dra sig samman. Någonstans inom objektets område finns en linje som visar det exakta centrum för krafterna, i princip gränsen mellan de två påverkar.

I en rektangulär balk som stöds i båda ändarna drar tyngdkraften ner på föremålet. Tyngdkraften kommer att göra strålen till en "U" -form, vilket väsentligen får balkens mitt att sjunka. I detta fall sträcker strålens undersida sig och strålens överdel pressas samman. Den neutrala axeln rör sig direkt genom objektets centrum och visar linjen där krafterna möts och avbryter varandra ut.

I enkla föremål är den neutrala axeln generellt lätt att hitta. I komplexa föremål är det mycket svårare. Till skillnad från de flesta andra typer av axlar kan denna faktiskt existera utanför objektet. I ett objekt som har en icke-symmetrisk form eller som har ojämna stödpunkter kan axeln där krafterna är lika befinna sig i ett område mellan två punkter som ligger utanför objektets struktur. Detta innebär att krafterna på objektet är ojämna och inte kan balanseras fullt ut.

En av de tidigaste användningarna för den neutrala axeln var i arkitektbågen. Eftersom axeln går genom bågen är det möjligt att hitta en punkt där strukturen kan uppbära vikten ovanför den. Så länge axeln håller sig inom bågens större struktur, kan den hålla en dörröppning utan att kollapsa. Bågens kurva ger strukturen ett mycket större område för axeln att hålla sig inom jämfört med en rakt toppad dörröppning.