Was ist eine Axialkraft?

Eine Axialkraft ist jede Kraft, die direkt auf die Mittelachse eines Objekts wirkt. Diese Kräfte sind je nach Richtung typischerweise Streckkraft oder Druckkraft. Wenn die Kraftbelastung über den geometrischen Mittelpunkt der Form gleichmäßig ist, ist sie konzentrisch, und wenn sie ungleichmäßig ist, ist sie exzentrisch. Im Gegensatz zu vielen wirkenden Kräften ist eine Axialkraft oft ihr eigener Gegenspieler; ein Objekt, das gleichmäßig in entgegengesetzte Richtungen gezogen oder geschoben wird, bewegt sich nicht. Die Scherkraft nimmt eine ähnliche Position wie die Axialkraft ein, wirkt jedoch senkrecht zur Mittelachse des Objekts.

Einer der wichtigsten Teile bei der Untersuchung von Normalkräften ist die Idee eines geometrischen Zentrums. Dies ist ein Punkt innerhalb der Grenzen eines festen Objekts, das der perfekte Mittelpunkt der gesamten Masse ist. Bei einem einfachen Objekt wie einem Zylinder ist es leicht, die genaue Mitte des Objekts durch einfaches Messen der Seiten zu finden. Bei einem komplexen Objekt wie einem Fahrrad ist der Vorgang viel komplizierter. Obwohl es eine sehr komplexe Reihe mathematischer Gleichungen gibt, die diesen Punkt finden, ist es im Grunde der Punkt, an dem die Masse des Objekts in jeder entgegengesetzten Richtung gleich ist.

In einem komplexen Objekt kann dieser Punkt praktisch überall im größeren Raum der Form liegen. Beim Betrachten eines Objekts ist der Platzbedarf des Objekts oft größer als das Objekt selbst. Faktoren wie Dichte und hervorstehende Arme können dazu führen, dass das geometrische Zentrum auf der Oberfläche oder sogar außerhalb der Form existiert.

Die Mittelachse des Objekts verläuft von einer Seite durch das Objekt zur anderen. Diese Linie basiert auf der Form des Objekts, nicht auf seiner Masse oder Dichte. Die Mittelachse kann durch den geometrischen Mittelpunkt verlaufen oder auch nicht.
Wirkt eine Kraft direkt auf die Mittelachse, handelt es sich um eine Axialkraft. Diese Kräfte komprimieren die Achse oft von beiden Enden oder dehnen die Achse in zwei entgegengesetzte Richtungen; Daher bewegt sich das Objekt normalerweise nicht. Ein Paradebeispiel für diese Kräfte sind Säulen innerhalb von Gebäuden. Die Spalte hat eine Achse, die von oben nach unten durch das gesamte Formular verläuft. Die Säule wird ständig komprimiert, da sie das Dach der Struktur trägt.

Im Säulenbeispiel verläuft die Normalkraft durch den geometrischen Mittelpunkt der Form; Dadurch wird die Kraft konzentrisch. Eine konzentrische Kraft ist im Ruhezustand stabil. Wenn die Achse nicht durch den geometrischen Mittelpunkt verläuft, ist die Form nicht stabil und die Kraft ist exzentrisch. Dies bedeutet typischerweise, dass die Form im Ruhezustand axialen Kräften nicht standhalten kann; die Struktur wird den überproportionalen Energien, die auf sie einwirken, nicht gewachsen sein.