Stress vs Strain
Η καταπόνηση και η καταπόνηση είναι φυσικές ιδιότητες ενός υλικού όταν τίθεται υπό πίεση ή ασκείται φορτίο σε αυτό. Ένα στερεό, όταν τίθεται υπό πίεση, έχει την ικανότητα να παραμορφώνεται. Η πίεση ανά μονάδα επιφάνειας του στερεού αναφέρεται ως τάση ενώ η παραμόρφωση που συμβαίνει λόγω αυτής της τάσης ονομάζεται παραμόρφωση που προκύπτει. Η καταπόνηση και το στρες συνδέονται πολύπλοκα μεταξύ τους και η καταπόνηση προκύπτει μόνο λόγω του στρες. Αυτό το άρθρο επιχειρεί να επισημάνει τις διαφορές, καθώς και τη σχέση μεταξύ στρες και καταπόνησης.
Όλοι γνωρίζουμε ότι τα πετρώματα βρίσκονται υπό συνεχή πίεση, αλλά είναι δύσκολο να φανταστούμε ότι μια ουσία τόσο σκληρή όσο οι πέτρες μπορεί να υποχωρήσει ή να λυγίσει και να σπάσει. Αλλά μόλις οι μαθητές κατανοήσουν τις έννοιες του στρες και της καταπόνησης, καταλαβαίνουν πώς τα πετρώματα υποχωρούν και καταλήγουν στο σχηματισμό νεότερων πετρωμάτων. Τρεις λέξεις, που ξεκινούν όλες με S, (στρές, καταπόνηση και δομή) και χρησιμοποιούνται στη γεωλογία, προκαλούν σύγχυση μεταξύ των φοιτητών γεωλογίας. Είναι αλήθεια ότι το στρες και η καταπόνηση χρησιμοποιούνται και στα κοινά καθημερινά αγγλικά, αλλά εδώ μας απασχολεί μόνο η σημασία τους στη δομική μηχανική και τη γεωλογία.
Απλά φανταστείτε ότι σας πιέζουν. Δεν θα νιώσετε άγχος; Αυτός είναι ο τρόπος για να θυμάστε την έννοια του στρες ακόμη και στη γεωλογία. Δίνεται στους μαθητές Play-Doh για να φτιάξουν φανταστικούς βράχους και στη συνέχεια ασκούν πίεση (ανάγνωση πίεσης) πάνω τους για να δουν αν υποχωρούν (υπάρχει καταπόνηση) και τη δομή που προκύπτει. Αν και η χρήση στόκου ή Play-Doh δίνει στους μαθητές μια ιδέα για το τι συμβαίνει όταν υπάρχει σημαντική πίεση (πίεση ανά μονάδα επιφάνειας) στα βράχια, πρέπει να γίνει κατανοητό ότι οι παραμορφώσεις στους βράχους συμβαίνουν λόγω χιλιάδων ετών συνεχούς πίεσης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ στρες και καταπόνησης;
• Η καταπόνηση είναι η πίεση ανά μονάδα επιφάνειας που εφαρμόζεται σε ένα βράχο ή στερεό.
• Η παραμόρφωση είναι η παραμόρφωση ή η μεταβολή της διάστασης του πετρώματος ως αναλογία της αρχικής διάστασης, επομένως είναι μια αδιάστατη ποσότητα.
• Η καταπόνηση σε ένα σώμα είναι ευθέως ανάλογη με την καταπόνηση που δέχεται εντός των ελαστικών του ορίων.
• Τόσο η τάση όσο και η παραμόρφωση είναι σημαντικές ιδιότητες των πετρωμάτων που εξηγούν την παραμόρφωση στα πετρώματα και το σχηματισμό νέων στρωμάτων πετρωμάτων σε μακροχρόνια κλίμακα.
