Una forza assiale è qualsiasi forza che agisce direttamente sull’asse centrale di un oggetto. Queste forze sono tipicamente forze di allungamento o forza di compressione, a seconda della direzione. Inoltre, quando il carico della forza è uniforme attraverso il centro geometrico della forma, è concentrico e quando non è uniforme, è eccentrico. A differenza di molte forze agenti, una forza assiale è spesso il suo opposto; un oggetto tirato o spinto uniformemente in direzioni opposte non si muove. La forza pura occupa una posizione simile alla forza assiale, ma opera perpendicolarmente all’asse centrale dell’oggetto.
Una delle parti più importanti dell’esame delle forze assiali è l’idea di un centro geometrico. Questo è un punto entro i confini di un oggetto solido che è il centro perfetto dell’intera massa. In un oggetto semplice, come un cilindro, è facile trovare il centro esatto dell’oggetto semplicemente misurando i lati. In un oggetto complesso, come una bicicletta, il processo è molto più complicato. Mentre esiste una serie molto complessa di equazioni matematiche che troverà questo punto, è fondamentalmente il punto in cui la massa dell’oggetto è la stessa in qualsiasi direzione opposta.
In un oggetto complesso, questo punto può trovarsi praticamente ovunque all’interno dello spazio maggiore della forma. Quando si guarda un oggetto, lo spazio che l’oggetto occupa è spesso più grande dell’oggetto stesso. Fattori come la densità e le braccia sporgenti potrebbero far sì che il centro geometrico esista sulla superficie o addirittura all’esterno della forma.
L’asse centrale dell’oggetto va da un lato all’altro attraverso l’oggetto. Questa linea si basa sulla forma dell’oggetto, non sulla sua massa o densità. L’asse centrale potrebbe passare per il centro geometrico oppure no.
Quando una forza agisce direttamente sull’asse centrale, è una forza assiale. Queste forze spesso comprimeranno l’asse da entrambe le estremità o allungheranno l’asse in due direzioni opposte; di conseguenza, l’oggetto in genere non si muove. Un primo esempio di queste forze può essere visto sulle colonne all’interno degli edifici. La colonna ha un asse che attraversa l’intero modulo dall’alto verso il basso. La colonna è costantemente compressa in quanto sostiene il tetto della struttura.
Nell’esempio della colonna, la forza assiale scorre attraverso il centro geometrico della forma; questo rende la forza concentrica. Una forza concentrica è stabile a riposo. Quando l’asse non passa per il centro geometrico, la forma non è stabile e la forza è eccentrica. Ciò significa tipicamente che la forma non è in grado di resistere alle forze assiali mentre è a riposo; la struttura non sarà in grado di far fronte alle energie sproporzionate che agiscono su di essa.