Einheit der Normalspannung $\frac{N}{{\mathrm{mm}}^2}$

"Normalspannung" klingt komplizierter als es ist.

Stellen wir uns vor, dass ein großer Würfel auf einer Tischplatte liegt. An einer Seitenfläche des Würfels befestigen wir eine Schnur, genau in der Mitte dieser Fläche.
Nun ziehen wir mit einer bestimmten Kraft an der Schnur geradlinig den Würfel. Die Kraft, die wir über die Schnur auf den Würfel ausüben, teilt sich nun im Würfelquerschnitt auf jedes Teilchen des Würfelquerschnitts auf. Jedes Atom bekommt seinen Anteil ab. Aber uns interessiert nicht jedes Teilchen, sondern der Querschnitt bzw. die Querschnittsfläche. Und dazu sehen wir uns noch ein Stück Draht an.

Gedanklich gehen wir zu einem 2,5er Draht(wie ihn der Elektriker nennen würde)... der Kupferdraht mit einer Querschnittsfläche von 2,5 mm².
Diesen Draht spannen wir jetzt in einem Schraubstock ein und ziehen mit ca. 25N an dem Draht. Wir könnten auch 2,5kg Masse an den Draht hängen.
Wenn wir nun den Draht irgendwo gedanklich durchschneiden und die 25N auf die Querschnittsfläche von 2,5 mm² aufteilen, dann haben wir auf jeden einzelnen mm² 10N aufgeteilt.

So hätten wir bereits die mechanische Normalspannung im Material ausgerechnet:

$\sigma =\frac{F_N}{A}=\frac{25}{\mathrm{2,5}}=10\frac{N}{{\mathrm{mm}}^2}$

Nebenbei ist vielleicht noch erwähnenswert, dass sich dieses Schauspiel im Draht an jeder Stelle längs des Drahtes immer wieder berechnen lässt - die gleichen Werte mit dem selben Ergebnis. An jeder Stelle längs des Drahtes lässt sich die Kraft auf die Querschnittsfläche aufteilen. Hätte der Draht wegen einer Deformation eine geringere Querschnittsfläche, dann wäre σ genau an dieser Stelle entsprechend höher.

Beispiele mit deren Kurzzeichen:

σ_z...Zugspannung

σ_{z zul} ...zulässige Zugspannung

σ_d ...Druckspannung

σ_{d zul} ...zulässige Druckspannung

σ_b ...Biegespannung

σ_{b zul} ...zulässige Biegespannung

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