In breve: Le sollecitazioni sono le forze interne che agiscono su un pezzo meccanico. Possono essere semplici, quando agiscono da sole, o composte, quando si combinano.
Cosa sono le sollecitazioni
Ogni pezzo di una macchina subisce delle forze. Queste forze creano dentro il materiale delle tensioni interne. Studiare queste tensioni serve a capire se il pezzo regge o si rompe.
Pensa a un gancio che sostiene un peso. Il gancio è tirato verso il basso dal carico. Dentro il metallo nascono forze che si oppongono alla rottura. Queste forze interne sono le sollecitazioni.
Le sollecitazioni semplici
Le sollecitazioni semplici sono quattro tipi base. Ognuna agisce in un modo preciso sul pezzo.
La trazione allunga il pezzo. Esempio: una fune che sostiene un carico appeso.
La compressione schiaccia il pezzo. Esempio: la gamba di un tavolo che regge il piano.
La flessione piega il pezzo. Esempio: una mensola che si curva sotto il peso dei libri.
Il taglio tende a separare due parti del pezzo. Esempio: una forbice che taglia un foglio.
A questi si aggiunge la torsione. La torsione fa ruotare una sezione rispetto a un'altra. Esempio: un cacciavite che gira una vite stretta.
Ogni sollecitazione semplice produce una tensione. La tensione si calcola dividendo la forza per la superficie su cui agisce. La formula generale è σ = F / A.
Le sollecitazioni composte
Nella realtà i pezzi subiscono più sollecitazioni insieme. In questo caso parliamo di sollecitazioni composte.
Un albero di trasmissione, per esempio, ruota e regge anche un peso. Subisce torsione e flessione nello stesso momento. Una vite di un morsetto subisce trazione e taglio insieme.
Per calcolare l'effetto totale si sommano le tensioni con regole precise. Si usano formule che combinano i contributi di ogni sollecitazione. Il risultato è una tensione ideale, da confrontare con il limite del materiale.
Come si calcola: esempio guidato
Prendiamo una barra di acciaio tirata da una forza F = 10.000 N. La sezione della barra ha area A = 100 mm².
Applichiamo la formula della trazione: σ = F / A.
Il calcolo è σ = 10.000 / 100 = 100 N/mm².
Ora confrontiamo questo valore con la tensione ammissibile del materiale. Se il valore calcolato è minore, la barra regge il carico. Se è maggiore, la barra rischia di rompersi.
Per una sollecitazione composta i passaggi sono simili. Prima si calcola ogni tensione separata. Poi si combinano con la formula adatta al caso.
Parole difficili
- Sollecitazione: forza interna che nasce nel materiale per effetto di carichi esterni.
- Tensione: forza divisa per la superficie su cui agisce, misurata in N/mm².
- Sezione: superficie ottenuta tagliando il pezzo perpendicolarmente al suo asse.
- Trazione: sollecitazione che tende ad allungare il pezzo lungo il suo asse.
- Torsione: sollecitazione che fa ruotare una sezione rispetto a un'altra.
- Tensione ammissibile: valore massimo di tensione che il materiale può sopportare in sicurezza.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-meccanica-meccatronica-energia.meccanica-macchine-ed-energia.cl3.resistenza-materiali.05