Поперечная сила

Максим РУЗСКИЙ


ПОПЕРЕЧНАЯ СИЛА


Мой знакомый архитектор, который и привел меня в проектирование, как-то за кружкой пива пристал ко мне с принципиальным вопросом:
- Вот скажи, Максим, никто не может мне объяснить, что такое поперечная сила?


Дело в том, что в архитектурном институте людей, конечно, учат строительным конструкциям. Но сопротивление материалов дают им настолько обзорно, что у будущих организаторов пространства не создается о работе балок никакого законченного понятия. Поэтому Миша Тренин и не знал, что такое поперечная сила. Инженеры, к которым он обращался, понимали, что объяснять придется весь сопромат, и как только начинали с ним говорить, Мишке терпения не хватало, и он понимал их так, что они выдумали эту поперечную силу, чтобы дурить ему мозги: «На поперечную силу эта балка не пройдет», и все!


Балка под нагрузкой изгибается. В изогнутой балке нарисованы квадратики – это кубические сантиметры материала в разных местах балки.  В середине балки, где наблюдается чистый изгиб, на сантиметровый кубик материала действует только одна пара сил, главное напряжение.  Каждый такой кубик в верхних волокнах балки сжат, а в нижних волокнах балки растянут. Но как только мы рассмотрим кубик, убежавший с середины балки, то картина изменится.  Чтобы также испытывать главное напряжение - только сжатие, или только растяжение, он будет вынужден повернуться на некоторый угол.


Поэтому инженеры решили написать формулы для черного кубика, кубика общего положения, в котором вместо одного главного напряжения действуют несколько разных. И это оказалось удобнее.


Каждый кубик общего положения, грани которого расположены параллельно осям координат,  испытывает нормальные напряжения, действующие перпендикулярно граням кубика, и касательные, действующие вдоль граней. Соответственно и усилия в каждом сечении балки из нормальных напряжений суммируются в моменты в килограммосантиметрах, а из касательных напряжений - в поперечные силы в килограммах.


На кубик действуют и другие напряжения, нарисованные маленькими стрелками. Но они уже рассматриваются не в сопротивлении материалов, а в его сложном продолжении – теории упругости.


Уже давно нет моего старшего товарища. От Михаила осталась станция московского метрополитена «Полянка» и три сына, и я, пока не поздно, посылаю ему в эфир это объяснение, пользуясь литературным порталом.



20121025