Какие виды деформации испытывают стены зданий тросы подъемного крана рельсы на железной дороге

Обновлено: 19.04.2024

2. Открепить винт крепления измерительной каретки и переместить её на уровень риски объекта.

3. Установить окуляр зрительной трубы на резкость изображений масштабной сетки, шкалы и пузырька уровня.

4. Провести наводку на резкость изображения измеряемого объекта.

5. Закрепить измерительную каретку. Микрометрическим винтом произвести точную наводку на выбранную точку объекта.

6. Наблюдая в окуляр, совместить изображения концов пузырька уровня (см. рис. 4).

7. Сетка зрительной трубы имеет перекрестие (рис. 5), выполненное в виде углового сектора. При наводке зрительной трубы выбранная точка объекта должна располагаться точно по середине углового сектора на уровне горизонтального штриха. При точной наводке нужно следить за тем, чтобы концы пузырька уровня образовали дугу (рис. 4 б).

8. Снять первый отсчет по шкале и масштабной сетке. Затем, перемещая каретку по колонке, перевести зрительную трубу на вторую точку измеряемого объекта и, проверив установку трубы по цилиндрическому уровню, снять второй отсчет. Разность между двумя отсчетами даст величину измеряемого отрезка.

9. В поле зрения окуляра одновременно видны изображения двух штрихов миллиметровой шкалы, обозначенных крупными цифрами, и масштабная сетка.

Для повышения точности измерения отсчет необходимо повторить несколько раз и взять среднее значение. В процессе измерения не допускается перефокусировка и поворот колонки.

Порядок выполнения работы

1. Взять у преподавателя или лаборанта исследуемую проволоку.

2. Измерить 5 раз расстояние между штрихами на проволоке (l), диаметр (D), рассчитать площадь сечения S, а также среднее значение и погрешность в определении этих величин. Результаты занести в таблицу 1.

3. Последовательно нагружая исследуемую проволоку тремя разными грузами (по заданию преподавателя), измерить абсолютное удлинение. В каждом случае измерения провести по 5 раз.

4. Рассчитать модуль Юнга. Результаты свести в таблицу 2.

5. Оценить абсолютную и относительную погрешность в определении модуля Юнга.

№ п/п	Р₁, кг	Dl=l’-l_СР, мм	Е₁, Н/м 2	Р₂, кг	Dl=l’-l_СР, мм	Е₂, Н/м 2	Р₃, кг	Dl=l’-l_СР, мм	Е₃, Н/м 2
.
Ср.

1. Савельев И.В. Курс общей физики. T. I.- М.: Наука, 1977. § 14.

2. Архангельский М.М. Курс физики: механика. - М.: Просвещение, 1975. С. 69-72, 222-234.

Для получения зачета необходимо

1. Объяснить устройство прибора Лермантова и продемонстрировать умение определять на нем модуль Юнга.

2. Представить отчет по установленной форме.

3. Уметь отвечать на вопросы типа:

а) Какие виды деформации вам известны?

б) Изобразить графически вид кривых напряжения - деформации для тел хрупких и пластичных.

в) Рассказать об анизотропии упругих свойств.

г) Какие виды деформаций испытывают стены зданий, тросы подъемных кранов, рельсы на железной дороге, валы машин, металл при резании, резцы, сверла?

д) Как изменится конечное сечение поршня при продольном сжатии? При продольном растяжении?

е) В двух параллельных плоскостях на тело действуют противоположно направленные пары сил. Какой вид деформации испытывает тело?

ж) Какому виду деформаций хорошо сопротивляется камень (сжатию, изгибу или кручению)? Какому виду деформации подвергается он в стенах зданий, колоннах, арках?

з) Бетон хорошо сопротивляется сжатию, но плохо выдерживает растяжение. Сталь обладает большой прочностью на растяжение. Каким свойством обладает железобетон?

и) Какая пружина - стальная или медная - при упругой деформации под действием одинаковой деформирующей силы приобретает большую потенциальную энергию при прочих равных условиях? (Массу пружины не учитывать).

к) Почему резцы не изготовляют из стекла, твердость которого равна твердости инструментальной стали?

л) Какая сталь больше удлиняется при растяжении - сырая или закаленная?

4. Нарисовать и объяснить график зависимости относительной деформации от напряжения.

Работа № 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА ПО ПРОГИБУ

Цель работы: опытное определение модуля Юнга по прогибу.

Принадлежности: установка, микрометр, штангенциркуль, набор упругих пластин, линейка.

Вопросы, знание которых обязательно для допуска к выполнению работы

1. Что называется деформацией тела? Какие деформации называются упругими, какие неупругими?

2. Какие тела относятся к упругим, неупругим, пластическим?

3. Как формулируется закон Гука применительно к изгибу (прогибу)? Когда он справедлив?

4. Что такое напряжение? В каких единицах оно измеряется?

5. Что называется модулем Юнга, каков его физический смысл и в каких единицах он измеряется? От чего зависит модуль Юнга?

6. Какая деформация называется однородной (неоднородной)?

7. Что называется абсолютной и относительной деформацией?

8. Какая нагрузка называется сосредоточенной (рассредоточенной)?

9. Как выражается энергия упруго деформированного тела?

10. Что называется пределом пропорциональности, упругости, текучести, прочности? Нарисуйте диаграмму напряжений.

11. Расскажите порядок выполнения работы.

Деформация представляет собой особый вид движения, а именно: перемещение частей тела относительно друг друга под действием внешней силы. При деформации тела меняют объем и форму.

Деформация называется упругой, если она полностью исчезает после прекращения действия деформирующих сил. Под действием внешней силы тела могут растягиваться, сжиматься, изгибаться, скручиваться и т.д. Пропорциональность между нагрузкой и деформацией впервые была сформулирована Робертом Гуком в 1678 г.

Простейшим видом деформации является растяжение стержня длиной l под действием силы F. В результате действия силы стержень растянется на величину Dl, называемую абсолютным удлинением. При неизменной F Dl ~ l. Поэтому мерой деформации растяжения служит относительное удлинение e = Dl/l, которое измеряется в процентах. Противоположное направление силы приводит к деформации простого сжатия (рис. 1).

Упругое напряжение s определяется величиной f/s, растягивающей или сжимающей силы, отнесенной к единичной площади поперечного сечения стержня:

s . (1)

Естественно, в однородном стержне постоянного сечения величина s будет постоянна вдоль всей длины стержня, поэтому каждый элемент длины стержня будет подвергаться одинаковому растяжению.

Возникающее удлинение образца Dl под действием внешней силы F пропорционально величине действующей силы, первоначальной длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

Dl = , (2)

где E - коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости или модулем Юнга. Модуль Юнга характеризует упругие свойства материала.

Из (2) получаем выражение для Е:

. (3)

Из формулы (3) следует, что модуль упругости не зависит от формы и размеров деформируемого тела.

Модуль Юнга Е численно равен напряжению s, вызывающему относительное удлинение e образца, равное единице. При e =1 начальная длина увеличивается в два раза. Однако разрыв образца наступает при значительно меньших напряжениях.

На рис. 2 приведен график зависимости s = f(e). Кривая 1 относится к пластическому телу; 2 - к хрупкому; 3 - к упругому.

Рассмотрим ход s=f(e) для упругого тела. Вначале с увеличением нагрузки e возрастает пропорциональность по s (линейный участок графика aб). В этой области справедлив закон Гука. Наибольшее напряжение, соответствующее б, до которого сохраняется пропорциональность между e и s, называется пределом пропорциональности (s_ПР).

Точка б’ соответствует напряжению, до которого тело испытывает упругие деформации (предел упругости s_УП). При напряжении больше s_УП происходят неупругие (пластические) деформации, т.е. после снятия напряжения наблюдаются остаточные деформации. Если s достигнет значения s_ТЕК, соответствующего точке с, материал начинает "течь" - длина его увеличивается без увеличения нагрузки. На стержне получается местное сужение (шейка). В результате этого s несколько увеличивается (участок cд). Точке д соответствует предел прочности.

s_max - это максимальное напряжение, при котором еще не происходит разрушение материала. За этим пределом образец разрушается (точка e).

Из опыта известно, что величина деформации стержня зависит от способа его закрепления и рода нагрузки.

При работе стержня на изгиб возможны три способа его закрепления. Стержень может быть закреплен одним концом (рис. 3), может свободно лежать на двух опорах (рис. 4). Могут быть закреплены оба конца стержня (рис. 5).

Изгиб относится к виду неоднородных деформаций. При изгибе происходит растяжение одних слоев стержня и сжатие других (рис. 6). Нагрузка может быть как сосредоточенной (рис.7), так и рассредоточенной (рис. 8). Рассредоточенной нагрузкой может быть собственный вес стержня.

Для экспериментального определения Е чаще пользуются сосредоточенной нагрузкой, например весом гирь Р. Установлено, что если испытываемый образец имеет форму бруска, то при действии сосредоточенной нагрузки на середину образца величина прогиба Dl выражается формулой

Dl = , (4)

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от способа закрепления (cм. рис. 3-5); h - высота бруска; L - длина бруска между точками опоры.

Если брусок свободно лежит на опорах, то k = 1/4 и модуль Юнга определится выражением

. (5)

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Для определения модуля Юнга в этой работе пользуются установкой, схема которой изображена на рис. 9.

В нашем опыте используемый брусок свободно опирается на две опоры. Изменение нагрузки Р на брусок осуществляется увеличением числа грузов, устанавливаемых на площадке П. Величина прогиба измеряется с помощью микрометра М, снабженного электрическим индикатором контакта. По загоранию индикаторной лампочки можно судить о наличии соприкосновения микрометра с поверхностью бруска - отсчет l₁. Под нагрузкой брусок выходит из контакта и для его восстановления необходимо опустить стержень микрометра до нового контакта - l₂. После этого можно легко вычислить величину прогиба Dl:

ПОРЯДОК выполнения работы

1. Взять у преподавателя или лаборанта не менее двух брусков из разных материалов.

2. Измерить не менее 5 раз геометрические размеры брусков. Результаты занести в таблицу 1. (Таких таблиц будет две).

№ п/п	l, м	Dl, м	b, м	Db, м	h, м	Dh, м
Среднее значение

3. Нагрузить брусок гирей Р. Произвести не менее трех раз отсчеты l₁, l₂. Рассчитать по средним значениям Dl, а по формуле (5) - Е. Измерения провести для трех различных грузов. Данные занести в таблицу 2. Учесть, что отсчет микрометра, соответствующий моменту замыкания тока, не вполне точен, поскольку рука может продолжить вращать винт после достижения контакта. Рекомендуется брать среднее из двух показаний при замыкании и размыкании электрической цепи.

№ п/п	P_1,2,3, H	l₁, м	Dl₁, м	l₂, м	Dl₂, м	Dl, м	E, Н/м
Среднее значение

4. Построить графики зависимости Р = f(Dl ).

5. Оценить абсолютную и относительную погрешности в определении модуля Юнга.

1. Савельев И.В. Курс общей физики. T. 1. -М.: Наука, 1989.

2. Архангельский М.И. Курс физики: механика. - M.: Просвещение, 1975. С. 69-72, 222-234.

Для получения зачета необходимо

1. Продемонстрировать умение определять модуль Юнга по прогибу.

2. Представить отчет по установленной форме.

3. Уметь отвечать на вопросы типа:

а) Какие виды деформаций вам известны?

б) Изобразить графически вид кривых напряжение-деформация для хрупких и пластических тел.

в) При каком расположении доски 1) или 2) жесткость при одинаковой нагрузке будет меньше? Ответ обосновать.

г) Во сколько раз уменьшится прогиб, если толщину доски увеличить в два раза?

д) Из бревна диаметром Д изготовлен брус со сторонами А и В. При каком соотношении А и В брус обладает наибольшей жесткостью (наименьшим прогибом при данной нагрузке)?

е) Рассказать об анизотропии упругих свойств?

ж) Какому виду деформации хорошо сопротивляется камень (сжатию, изгибу или кручению)? Какому виду деформации подвергается он в стенах зданий, колоннах, арках?

и) В двух параллельных плоскостях на тело действуют противоположно направленные пары сил. Какой вид деформации испытывает тело?

к) Какие виды деформаций испытывают стены зданий, тросы подъемных кранов, резцы, сверла, валы машин, металл при резании?

Работа № 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛ

-Деформацию растяжения испытывают тросы, канаты, цепи в подъемных устройствах, стяжки между вагонами и т. д.

-Деформацию сжатия испытывают столбы, колонны, стены, фундаменты зданий и т. п.

-Деформации сдвига подвержены заклепки и болты, скрепляющие части мостовых ферм, балки в местах опор и др.

-Кручение испытывают валы всех машин, винты, отвертки и т. п

-Балки и стержни, расположенные горизонтально, под действием силы тяжести или нагрузок прогибаются – подвергаются деформации изгиба.

Новые вопросы в Физика

Две первоначально незаряженные металлические пластины, находящиеся в вакууме, расположены параллельно на расстоянии 1 мм друг от друга. Одной пластине … сообщили заряд 100 нКл. Площадь пластин 100 см2. Найти поверхностную плотность зарядов на обеих сторонах пластин. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.

1) Під дією сили 50 Н координата тіла змінюється за законом х+10+5t+0,5t2 . Знайти масу цього тіла. 2) На тіло масою 500 г одночасно діють дві сили 10 … Н та 2 Н, напрямлені в протилежному напрямку уздовж однієї прямої. Визначте модуль та напрямок прискорення. 3) М'яч масою 300 г після удару, який тривав 0,02 с, набув швидкості 10 м/с. Знайдіть середню силу удару.

Установіть відповідність між назвою процесу, що відбувається з постійною масою ідеального газу та характеристикою термодинамічного процесу: 1.Q>0, … A=0, U<0; 2.Q=0, A>0,U<0; 3.Q>0, A>0, U=0; 4.Q>0, A=0, U>0; 5.Q>0, A>0, U>0. а)адіабатне розширення; б)ізобарне розширення; в)ізотермічне розширення; г)ізохорне нагрівання.

Установіть відповідність між назвою процесу, що відбувається з постійною масою ідеального газу та характеристикою термодинамічного процесу: 1.Q>0, … A=0, U<0 2.Q=0, A>0,U<0 3.Q>0, A>0, U=0 4.Q>0, A=0, U>0 5.Q>0, A>0, U>0 а)адіабатне розширення б)ізобарне розширення в)ізотермічне розширення г)ізохорне нагрівання

Материальная точка участвует одновременно в двух гармонических колебаниях, происходящих вдоль одной прямой и имеющих вид: х=cosπt и у=3cosπ (t+0,5). Н … аписать уравнение результирующего колебания и определить частоту биений.

100 балів. Три однакових заряджених конденсатори ємністю 5 мкФ кожний з’єднуються в батарею і підключаються до котушки з омічним опором 20 Ом і індукт … ивністю 0,02 Гн. У скільки разів будуть відрізнятися періоди затухаючих коливань, якщо конденсатори з’єднати: 1) паралельно; 2) послідовно? P.S. Слід зауважити, йдеться про періоди затухаючих коливань, а не вільних.

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Онлайн
формат
Диплом
гособразца
Помощь в трудоустройстве

311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов

Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Курс повышения квалификации

Использование современных информационных технологий и интерактивных сред электронного обучения в организации образовательного процесса в школе в условиях сложной санитарно-эпидемиологической обстановки с учетом требований ФГОС

Курс повышения квалификации

Теория и методика педагогического проектирования

«Инновация. Инновационные технологии»

«Учись, играя: эффективное обучение иностранным языкам дошкольников»

Свидетельство и скидка на обучение
каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Маркова Елизавета Анатольевна, учитель физики
МОУ “СОШ №1 г. Балабаново”
Виды деформации

Деформация -
изменение формы и объема тела при внешнем воздействии.
- При деформации тел возникают силы упругости.
- Закон Гука выполняется лишь для упругой деформации!

Деформация
упругая - деформация, исчезающая после прекращения действия внешней силы

пластическая- деформация, не исчезающая после прекращения действия внешней силы

резина, сталь, кости, сухожилия, человеческое тело
пластилин, замазка, воск, алюминий,
жевательная резинка

Пластическая и упругая деформация
В процессе деформации важное значение имеет величина межатомных связей, приложение нагрузки достаточной для их разыва приводит к необратимым последствиям (необратимая или пластическая деформация). Если нагрузка не превысила допустимых значений, то тело может вернуться в исходное состояние (упругая деформация). Простейший пример поведения предметов, подверженных пластической и упругой деформацией, можно проследить на падении с высоты резинового мяча и куска пластилина.

Деформации
Растяжение, сжатие
Изгиб
Сдвиг, срез
Кручение

Деформация растяжения
Деформация растяжения — вид деформации, при которой нагрузка прикладывается продольно от тела, то есть соосно или параллельно точкам крепления тела. Проще всего растяжение рассмотреть на буксировочном тросе для автомобилей. Трос имеет две точки крепления к буксиру и буксируемому объекту, по мере начала движения трос выпрямляется и начинает тянуть буксируемый объект. В натянутом состоянии трос подвергается деформации растяжения, если нагрузка меньше предельных значений, которые может он выдержать, то после снятия нагрузки трос восстановит свою форму.
Схема растяжения образца

Деформация растяжения
воспринимать нагрузки с дальнейшим восстановлением первоначального состояния (упругая деформация)
воспринимать нагрузки без восстановления первоначального состояния (пластическая деформация)
разрушаться на пределе прочности

Деформация сжатия
Деформация сжатия — вид деформации, аналогичный растяжению, с одним отличием в способе приложения нагрузки, ее прикладывают соосно, но по направлению к телу. Сдавливание объекта с двух сторон приводит к уменьшению его длины и одновременному упрочнению, приложение больших нагрузок образовывает в теле материала утолщения типа «бочка».

Схема сжатия образца

Деформация сдвига
Деформация сдвига — вид деформации, при котором нагрузка прикладывается параллельно основанию тела. В ходе деформации сдвига одна плоскость тела смещается в пространстве относительно другой. На предельные нагрузки сдвига испытываются все крепежные элементы — болты, шурупы, гвозди. Простейший пример деформации сдвига – расшатанный стул, где за основание можно принять пол, а за плоскость приложения нагрузки – сидение.
Схема сдвига образца

Деформация изгиба
Деформация изгиба — вид деформации, при котором нарушается прямолинейность главной оси тела. Деформации изгиба испытывают все тела подвешенные на одной или нескольких опорах. Каждый материал способен воспринимать определенный уровень нагрузки, твердые тела в большинстве случаев способны выдерживать не только свой вес, но и заданную нагрузку. В зависимости от способа приложения нагрузки при изгибе различают чистый и косой изгиб.

Схема изгиба образца

Деформация кручения
Деформация кручения – вид деформации, при котором к телу приложен крутящий момент, вызванный парой сил, действующих в перпендикулярной плоскости оси тела. На кручение работают валы машин, шнеки буровых установок и пружины.

Схема кручения образца

тензометр
рентгеноструктурный анализ
поляризационно-оптический метод
тензодатчики сопротивления

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Онлайн
формат
Диплом
гособразца
Помощь в трудоустройстве

311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов

Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!

Открытый урок в 10 классе:

Механические свойства твердых тел. Свойства поверхности жидкостей.

познакомить учащихся со свойствами поверхностного слоя жидкости;

познакомить учащихся с механическими свойствами твердых тел;

сформировать понятие о коэффициенте поверхностного натяжения;

сформировать понятие о коэффициенте упругости и мех. напряжением;

совершенствовать навыки учащихся проводить эксперименты;

наблюдать явления и делать выводы.

воспитывать умение логически мыслить;

прислушиваться к мнению одноклассников;

умение работать в коллективе.

развитие познавательного интереса.

Оборудование : компьютер, медиа проектор, нетбук

Наглядность: плакаты, демонстрация опыта

Вступительное слово учителя: Наверно многие из вас задумывались, почему водомерка может свободно перемещаться по поверхности воды, почему росинки, мыльные пузыри, капля в свободном полете, планеты и звезды имеют шарообразную форму, почему одни твердые тела хорошо смачиваются жидкостью,

Каждое тело по-своему отзывается на действие других тел. Одни легко восстанавливают свою измененную форму, другие так и «застывают» в том виде, какой им придали.О деформациях чрезвычайно важно знать, когда изготавливается, например, мебель или строят здания, возводят мосты или льют металл.

Разгадка этих явлений и многих других привела к открытию удивительного свойства жидкостей и твердых тел – поверхностного натяжения, капиллярных явлений, механического напряжения и абсолютного удлинения.

Ребята, сегодня мы с вами закрепим изучение свойстваповерхности жидкостей и механические свойства твердых тел. Мы на уроке порешаем задачии выполним эксперименты, сделаем выводы.

Запишите в тетрадях число и тему: Механические свойства твердых тел. Свойства поверхности жидкостей.

Учитель : Прежде чем начать работу проведем разминку:

Что такое капиллярные явления?

Где можно наблюдать капиллярные явления?

Какими величинами характеризуются капиллярные явления?

Какое явление называется поверхностным натяжением?

Где можно наблюдать явление поверхностное натяжение?

Какими величинами характеризуется поверхностное натяжение?

Качественные задачи.

1.Какого вида деформации испытывают стены зданий? Тросы подъемного крана? Рельсы на железной дороге? Бумага при резании?

2.Какого вида деформации испытывают ножка скамейки? Сиденье скамейки? Натянутая струна гитары? Винт мясорубки? Зубья пилы?

3.Какого вида деформации возникают в перекладине,когда гимнаст делает полный оборот «солнце»?

Работа у доски: двое учащихся у доски пишут формулы на поверхностное натяжение и механические свойства твердых тел.

1.«Капиллярные явления в растительном мире»

Большинство растительных и животных тканей пронизано громадным числом капиллярных сосудов. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с дыханием и питанием организма, вся сложнейшая химия жизни, тесно связана с диффузионными явлениями.

Как известно, стволы деревьев, ветви растений пронизаны огромным числом капиллярных трубочек, по. которым питательные вещества поднимаются до самых верхних листочков. Корневая система растений, в свою очередь, оканчиваются тончайшими нитями - капиллярами. И сама почва, являющаяся источником питания для корня, может быть представлена как совокупность капиллярных трубочек, по которым, в зависимости от ее структуры и обработки, быстрее или медленнее поднимается к поверхности вода с растворенными в ней веществами. Высота подъема жидкости в капиллярах тем больше, чем меньше его диаметр; отсюда ясно, что для сохранения влаги надо почву перекапывать, а для осушения - утрамбовывать.

Приведем некоторые данные для организма человека.

Площадь поперечного сечения аорты 8 см2, а общая площадь сечения всех капилляров примерно 3200 см2, то есть площадь капилляров больше площади аорты примерно в 400 раз. Соответственно падает скорость кровотока - от 20 см/с в начале аорты до 0,05 см/с в капилляре.

Диаметр каждого капилляра в 50 раз меньше диаметра человеческого волоса, а его длина менее 0,5 мм. В теле взрослого человека имеется до 160 млрд. капилляров. Общая длина капилляров достигает 60 - 80 тыс. км; через каждый квадратный миллиметр поперечного сечения сердечной мышцы в среднем проходит до 2 тыс. капилляров.

3.Механические свойства твердых тел в деятельности человека

Для того, чтобы здания, мосты, тросы, трубы были надежными, при их проектировании конструкторы учитывают необходимый запас прочности с таким расчетом, чтобы действительные напряжения не превышали предела упругости. Запас прочности называют еще коэффициентом безопасности. В зависимости от условий эксплуатации объекта запас прочности может быть от 2 до 10. Для нахождения запаса прочности предельное напряжение (предел прочности) делим на действительное напряжение, действующее в том или ином сечении конструкции.

Запасом прочности очевидно обладают и стволы деревьев, и кости скелета животных и человека.Будущие инженеры будут изучать интересный предмет сопротивление материалов, технология металлов.

Демонстрация опыта на капиллярные явления

Работа по карточкам - 3 ученика

Те, кто хочет стать врачом-травматологом будете решать примерно такие задачи:

1. Сухожилие длиной 16 см под действием силы 12,4 Н удлиняется на 3,3 мм. Сухожилие можно считать круглым в сечении с диаметром 8,6 мм. Рассчитать модуль упругости этого сухожилия.

3.С какой силой действует мыльная пленка на проволоку АВ (рис. 66), если длина проволоки 3 см? Какую работу надо совершить, чтобы переместить проволоку на 2 см?

4. Какова масса капли воды, вытекающей из пипетки, в момент отрыва, если диаметр отверстия пипетки равен 1,2 мм? Считать, что диаметр шейки капли равен диаметру отверстия пипетки.

Перейдем к практической работе на нетбуках по теме:

Изучение капиллярных явлений, обусловленных поверхностным натяжением жидкости “.

В тетради запишите ваши измерения и выводы.

Д/З: Подготовится к К/Р

1. Что называется аморфным телом?

А. Твердое тело, состоящее из беспорядочно сросшихся кристаллов.
Б. Твердое тело, для которого характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве.
В. Тело, не имеющее постоянной формы и объема, но имеющее упорядоченное расположение атомов.

2. Что называется анизотропией кристаллов?

А. Зависимость физических свойств монокристаллов от направления.
Б. Независимость физических свойств монокристаллов от направления.
В. Независимость физических свойств поликристаллов от направления.

3. Какая деформация называется упругой?

А. Деформация, которая не исчезает после прекращения действия внешних сил.
Б. Деформация, которая исчезает после прекращения действия внешних сил.
В. Деформация, которая возникает в процессе действия внешних сил на тело.

4. Что называется пределом прочности?

А. Минимальное напряжение, возникающее в теле до его разрушения.
Б. Физическая величина, показывающая, при какой внешней силе, действующей на вещество, происходит разрушение тела.
В. Максимальное напряжение, возникающее в теле до его разрушения.

5. Какой груз можно подвесить на стальном тросе диаметром 3 см при запасе прочности, равном 10, если предел прочности 7 ⋅ 10 8 Па?

А. 49 кН
Б. 100 кН
В. 20 кН

1. Что называется монокристаллом?

А. Твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.
Б. Твердое тело, состоящее из беспорядочно сросшихся кристаллов.
В. Твердое тело, для которого характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве.

2. Что называется изотропией кристаллов?

А. Зависимость физических свойств поликристаллов от направления.
Б. Независимость физических свойств поликристаллов от направления.
В. Зависимость физических свойств монокристаллов от направления.

3. Какая деформация называется пластической?

4. Что называется пределом упругости?

А. Минимальное напряжение в материале, при котором деформация еще является упругой.
Б. Максимальное напряжение в материале, при котором деформация еще является упругой.
В. Физическая величина, показывающая, при какой внешней силе, действующей на вещество, происходит разрушение тела.

5. Какого диаметра должен быть стальной стержень для крюка подъемного крана грузоподъемностью 80 кН при восьмикратном запасе прочности? Предел прочности стержня равен 6 ⋅ 10 8 Па.

А. 1 см
Б. 5 см
В. 3, 7 см

Ответы на тест по физике Механические свойства твердых тел для 10 класса
1 вариант
1-Б
2-А
3-Б
4-В
5-А
2 вариант
1-А
2-Б
3-А
4-Б
5-В

Упругость или пластичность тел в основном определяется материалом, из которого они изготовлены. Например, сталь и резина упруги, а медь и воск пластичны.

При деформации твердого тела частицы, расположенные в узлах кристаллической решетки, смещаются друг относительно друга. Сила упругости F_упр, возникающая при деформации тела, всегда направлена в сторону, противоположную смещению частиц тела. При изложении материала студенты заполняют предложенный опорный конспект:

Виды деформаций.

Упругие деформации, возникающие в телах, весьма разнообразны. Различают четыре основных вида деформаций: растяжение (или сжатие), сдвиг, кручение и изгиб.

Наиболее часто при эксплуатации различных конструкций приходится рассчитывать упругие деформации растяжения или сжатия.

Деформацию растяжения (сжатия) тела характеризуют его относительным удлинением ε – отношением абсолютного удлинения Δl = l – l₀ к первоначальной длине l₀. При деформации сдвига ε = tg

Приложенная к телу внешняя сила F создает внутри него нормальное механическое напряжение.

Напряжение – величина, измеряемая отношением модуля F силы упругости к площади поперечного сечения S тела:

При малых деформациях тел всегда выполняется закон Гука:

Коэффициент упругости зависит от материала стержня и его геометрических размеров:

Коэффициент Е, входящий в эту формулу, называют модулем упругости или модулем Юнга.

Для большинства широко распространенных материалов модуль Юнга определен экспериментально. Модуль Юнга для некоторых веществ приведен в таблице в опорном конспекте.

Подставляя в формулу закона Гука выражение для к, получим:

Это выражение называется законом Гука для твердых тел.

Роберт Гук (1635 – 1703) – английский физик, известный трудами по теплоте, оптике, небесной механике. Открыл закон упругости твердых материалов. Усовершенствовал микроскоп, первым с его помощью описал клетки растений. Изобрел барометр, дождемер, ватерпас, один из видов телескопов.

Пример решения задачи на применение закона Гука для твердых тел.

Латунная проволока диаметром 0,8 мм имеет длину 3,6 м. Под действием силы 25 Н проволока удлиняется на 2 мм. Определить модуль Юнга для латуни.

Решение. Из формулы закона Гука σ = Еּ׀ε׀. находим:

или, учитывая, что

Вы видите, на рисунке выше, представлена зависимость между напряжением и относительной деформацией, получившей название диаграммы растяжения.

Точка D соответствует пределу прочности. Так для стали он равен

7,85ּ10 8 Па, а для меди 2,45ּ10 8 Па.

Прочностью материала называется его способность выдерживать нагрузки без разрушения.

Пример решения задачи на предел прочности материала.

К проволоке из углеродистой стали подвешен груз массой 100 кг. Длина проволоки 1 м, диаметр 2 мм. Модуль Юнга для стали Е = 2ּ10 11 Па, предел прочности 330 МПа. На сколько увеличится длина проволоки? Превышает приложенное напряжение или нет предел прочности?

Решение. Из формулы закона Гука находим

где l – длина проволоки; Δl – изменение длины; F = mg – сила, действующая на проволоку; S = πd²/4 – площадь поперечного сечения проволоки.

Найдем приложенное нормальное напряжение:

Полученное значение σ не превышает заданного предела.

Предел прочности многих материалов значительно больше предела упругости. Такие материалы называются вязкими. Они обладают и упругой и пластической деформациями. К ним относятся медь, цинк, железо и др.

Материалы, у которых отсутствует область упругих деформаций, относятся к пластическим, например воск, глина, пластилин.

Способность изделия противостоять значительной деформации или разрушению зависит не только от качества материала, но также и от формы изделия и вида воздействия.

Например, если лист обыкновенной бумаги положить на опоры и сверху нагрузить, то он сильно прогнется под действием силы тяжести груза.

Многим из вас известно существование так называемых «падающих» башен. Например Пизанская башня. Ее корпус на протяжении многих лет остается наклоненным и башня не падает.

Ответить письменно на качественные задачи.

1. Какого вида деформации испытывают стены зданий? Тросы подъемного крана? Рельсы на железной дороге? Бумага при резании?

2. Какого вида деформации испытывают ножка скамейки? Сиденье скамейки? Натянутая струна гитары? Винт мясорубки? Зубья пилы?

3. Какого вида деформации возникают в перекладине, когда гимнаст делает полный оборот «солнце»?

Читайте также: