Što je statičko opterećenje?

Statičko opterećenje je mehanička sila koja se polako primjenjuje na sklop ili objekt. Ovo se može usporediti s dinamičkim opterećenjem, što je sila koja se brzo primjenjuje. Ispitivanja statičkog opterećenja korisna su u određivanju najvećih dopuštenih opterećenja na inženjerskim konstrukcijama, kao što su mostovi, a mogu biti korisna i u otkrivanju mehaničkih svojstava materijala.

Ova se sila često primjenjuje na inženjerske strukture o kojima ovisi sigurnost ljudi jer inženjeri moraju znati maksimalnu silu koju konstrukcija može podnijeti prije nego što se sruši. Svaka sila koja se stalno primjenjuje bez pomicanja objekta smatra se statičkim opterećenjem, a znanje o tome koliko opterećenja konstrukcija može podnijeti korisno je za postavljanje sigurnosnih margina za strukturu. Ograničavanje opterećenja na polovicu maksimuma konstrukcije dat će faktor sigurnosti dva.

Dizalo je primjer gdje dolazi do statičkog opterećenja. Kada deset ljudi stoji u liftu i čeka da se vrata zatvore, oni na njega vrše opterećenje koje je statično jer se ljudi i dizalo ne pomiču jedni u odnosu na druge. Naprezanja unutar dizala imaju vremena za postizanje ravnoteže u takvim uvjetima. Dizalo se mora ispitati kako bi se utvrdila maksimalna težina s prihvatljivom sigurnošću.

S druge strane, dinamičko opterećenje nastaje kada se uvjeti opterećenja mijenjaju s vremenom. Kada se ljudi kreću uokolo u dizalu, stvaraju dinamičko opterećenje, a naprezanja u točki na dizalu mogu značajno varirati.
Sami materijali mogu biti podvrgnuti testovima kako bi se otkrila njihova temeljna svojstva. Svi materijali imaju unutarnje ograničenje koliko napetosti ili tlačnog naprezanja mogu podnijeti prije popuštanja ili trajnog deformiranja. Naprezanje je mjera sile po jedinici površine u poprečnom presjeku materijala, a kada sila po jedinici površine postane prevelika, nastaju mikroskopski lomovi. Ako sila nastavi rasti, materijal se može potpuno slomiti.

Za određivanje vlačne čvrstoće materijala može se koristiti ispitivanje vlačne čvrstoće. Predmeti postaju napeti kada se vanjske sile primjenjuju duž iste osi. Ako se sile primjenjuju okomito, objekti će postati nešto viši, ali tanji. Ova deformacija je privremena i nestat će kada se sile smire. Međutim, kada naprezanja prijeđu granicu tečenja, dimenzije materijala će se trajno mijenjati.

Uzorak koji je podvrgnut ispitivanju na vlačnost obično može izdržati naprezanja veća od napona tečenja bez loma. Međutim, u određenom trenutku uzorak će se razbiti na dva dijela jer će mikroskopske pukotine nastale popuštanjem rasti. Naprezanje na mjestu potpunog loma naziva se krajnja vlačna čvrstoća materijala.