اللحظة الأولى للمساحة

يعتمد مفهوم العزم الأول للمساحة على مفهوم العزوم الرياضية في الفضاءات المترية . وهو مقياس للتوزيع المكاني لشكل ما بالنسبة لمحور معين.

العزم الأول لمساحة شكل ما، حول محور معين، يساوي مجموع مساحة ذلك الجزء مضروبًا في المسافة بينه وبين المحور [Σ ad ].

تُستخدم العزوم الأولى للمساحة بشكل شائع لتحديد مركز ثقل المساحة.

تعريف

بفرض وجود مساحة A ذات شكل معين، وتقسيم هذه المساحة إلى n مساحة عنصرية صغيرة جدًا (dAᵢ ) ، ولتكن xᵢ و yᵢ المسافتين (الإحداثيات) إلى كل مساحة عنصرية مقاسة من محور x-y معين. يُعطى العزم الأول للمساحة في الاتجاهين x و y على التوالي بالصيغة التالية:Sx=أy¯=أنا=1نyأنادأأنا=أyدأ{\displaystyle S_{x}=A{\bar {y}}=\sum _{i=1}^{n}{y_{i}\,dA_{i}}=\int _{A}y\,dA} و Sy=أx¯=أنا=1نxأنادأأنا=أxدأ.{\displaystyle S_{y}=A{\bar {x}}=\sum _{i=1}^{n}{x_{i}\,dA_{i}}=\int _{A}x\,dA.}

وحدة قياس عزم المساحة الأول في النظام الدولي للوحدات هي المتر المكعب (م³ ) . أما في النظامين الهندسي والجاذبي الأمريكي، فالوحدة هي القدم المكعب (قدم³ ) أو الأكثر شيوعاً البوصة المكعبة (بوصة³ ).

عزم المساحة الساكن ، والذي يُرمز إليه عادةً بالرمز Q ، هو خاصية للشكل تُستخدم للتنبؤ بمقاومته لإجهاد القص . بحسب التعريف: سؤالج،x=yأنادأ،{\displaystyle Q_{j,x}=\int y_{i}\,dA,}

أين

  • Q j,x – العزم الأول للمساحة "j" حول المحور x المحايد للجسم بأكمله (وليس المحور المحايد للمساحة "j")؛
  • dA – مساحة أساسية للمساحة "j"؛
  • y – المسافة العمودية إلى مركز العنصر dA من المحور المحايد x .

إجهاد القص في هيكل شبه أحادي

معادلة تدفق القص في مقطع شبكي معين من المقطع العرضي لهيكل شبه أحادي الهيكل هي: q=VySxأناx{\displaystyle q={\frac {V_{y}S_{x}}{I_{x}}}}

  • q – تدفق القص عبر مقطع شبكي معين من المقطع العرضي
  • V yقوة القص العمودية على المحور المحايد x عبر المقطع العرضي بأكمله
  • S x – العزم الأول للمساحة حول المحور المحايد x لجزء معين من المقطع العرضي
  • I xعزم المساحة الثاني حول المحور المحايد x للمقطع العرضي بأكمله

يمكن الآن حساب إجهاد القص باستخدام المعادلة التالية: τ=qت{\displaystyle \tau ={\frac {q}{t}}}

  • τ{\displaystyle \tau }– إجهاد القص عبر مقطع شبكي معين من المقطع العرضي
  • q – تدفق القص عبر مقطع شبكي معين من المقطع العرضي
  • t – سمك مقطع شبكي معين من المقطع العرضي عند النقطة التي يتم قياسها [ 1 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. تصميم الهندسة الميكانيكية لشيجلي، الطبعة التاسعة (الصفحة 96)