Tlak a plocha: proč síla sama nestačí

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Sto osmdesát newtonů rozložených do dlaně je strčení. Sto osmdesát newtonů na hraně plechu je řezná rána. Limit síly a limit tlaku jsou proto dvě nezávislé podmínky a splnit se musí obě.

p = ^F⁄_A ≤ PSP ⇒ A_min = ^F_max⁄_PSPnejmenší přípustná dotyková plocha

U ruky: 180 N a 60 N/cm² dá 3 cm². Pod ní rozhoduje tlak a dovolená síla klesá lineárně s plochou — spolu s ní i dovolená rychlost.

Limit tlaku 60 N/cm² potřebuje aspoň 3,00 cm², aby se dala uplatnit celá dovolená síla 180 N.
Na 1,5 cm² rozhoduje tlak, ne síla: projde jen 90 N a rychlost padá na 445 mm/s. Silový limit přitom pořád ukazuje 180 N — kdo se dívá jen na něj, dostane číslo, které je o 100 % moc velké.

Táhni plochou pod zelenou čáru. Šedá čárkovaná je limit síly, který se nehne; barevná je to, co skutečně projde.

Jak se z toho dostane konstruktér

Řešení není softwarové. Je to tvar:

Zaoblit hrany. Poloměr hrany rozhoduje o ploše víc než cokoli jiného.
Zvětšit dosedající plochu. Doporučení U 001 to počítá až na rozměry: plocha 3,6 cm² odpovídá kruhu o průměru 2,14 cm, čtverci o straně 1,90 cm, nebo mezikruží s vnějším průměrem 5 cm a vnitřním 4,52 cm.
Měkký potah. Ten dělá dvě věci naráz — rozprostře plochu a sníží výslednou tuhost k, takže roste i dovolená rychlost.
Vyhodit špičaté nástroje z kolaborativní části dráhy. Šroubovák nebo jehla nemá dovolenou plochu, jakou by potřeboval, a žádné zpomalení to nespraví.

Past, do které se padá v tabulkách. Tabelované limity síly se odvozují za předpokladu jmenovité dotykové plochy kolem 1 cm². Kdo je použije na hranu o ploše 0,2 cm², nepočítá konzervativně — počítá špatně, a to na nebezpečnou stranu.

Proč se to špatně měří

Sílu změří jedno čidlo. Tlak potřebuje rozložení po ploše, tedy matici čidel s buňkami pod 10 mm², a přitom nesmí tlumit ráz, který se měří. Tohle je také důvod, proč revize z roku 2025 vyčlenila celou přílohu N jen na postup měření: dvě různá měřidla dají na téže buňce různá čísla, pokud se neshodnou na pružině a na tlumení.