Rata de primăvară pentru deformații mici, o rețea socială de educatori

Complex №2 »oras Dzhankoy

Când a lovit mingea pe podea un pic comprimat, dar după revenirea restabilește forma circulară; plasă trambulină flex, atunci când prima acrobat care se încadrează pe ea, și apoi rectificat și aruncă acrobat; dacă ați întins arcul extensor, și apoi trageți-le opri, arcul se va micșora la lungimea sa inițială.

Aceste obiecte sunt realizate dintr-un material elastic (elastic) sau dispozitiv (anvelope, frânghie caproic, un arc de oțel). Există (plastic), materiale inelastice, cum ar fi plumb, argila, plastilină, aluat și așa mai departe. Sub influența altor organisme care pot fi deformate, dar nu se întoarce la forma sa inițială, după încetarea forței. (Modificări în forma sau dimensiunea corpului prin acțiunea forțelor se numesc deformări În cazul în care deformarea dispare atunci când forța este îndepărtată, este numit elastic, în cazul în care nu dispar -. Inelastică).

Deformarea și elasticitate - proprietăți nu numai solide. Lichide și gaze nu păstrează forma lor, astfel încât deformarea formei lor nu produce forțele elastice. Dar încercarea de a schimba comprimarea volumului lor determină un răspuns elastic.

Din punctul de vedere al comportamentului elastic atomic rezultă din interacțiunea atomilor. Figurile 1.2 atomice arcuri de forță de interacțiune modelate.

forțe de atracție între atomii predomină asupra forțelor repulsive atunci când distanța dintre atomii.

In schimb, repulsie predomină atunci când atomii se apropie.

La o anumită distanță de aceste forțe sunt echilibrate între atomii.

Atunci când organismul este distanța intermoleculară comprimat scade, încep să domine forțele de repulsie; cu corpul se întinde, totul se întâmplă dimpotrivă. Astfel, forța elastică este întotdeauna atunci când se produce deformarea corpului, este îndreptată opus deformarea și tinde să se întoarcă corpul la starea inițială.

forța elastică de natură electromagnetică și este determinată în mare măsură prin interacțiuni electrostatice. există material ca forțele de repulsie între nucleele încărcate pozitiv și negativ perceput între cojile de electroni ale atomilor și forțele de atracție dintre nucleu și fiecare cochilii de electroni de atomi și alte

Același material poate fi elastic sau plastic, în funcție de puterea de timpul său de acțiune, temperatură, etc. În barul nostru mâini oțel. - material elastic, dar sub lovituri de ciocan grele, mai ales dacă bara este încălzit, acesta poate fi considerat ca material plastic.

În funcție de influențele externe deformarea poate varia. De exemplu, cu creșterea forțelor externe obiect elastic isi pierde elasticitatea mai întâi (forma după încetarea expunerii nu revine complet la original), iar apoi pot fi distruse. Chitară șir poate fi întins, astfel încât lungimea sa va fi întotdeauna mai mult decât originalul, și cu o tensiune suplimentară, chiar se poate rupe.

Pentru deformații mici forță elastică proporțională cu deformarea corpului și îndreptat în direcția opusă direcției de deplasare a corpului la deformarea particulelor: F Ex = kx. unde k - rigiditatea corpului x - valoarea tensiunii (sau deformarea compresiune a corpului), este egală cu diferența dintre finală și lungimea inițială a corpului deformabil. Forța și deformarea elastică a corpului poate fi măsurată prin instrumentație și o valoare rigiditate organism mixt - valoarea numerică poate fi schimbată (baza - determinarea rigiditate a acelorași izvoare la diferite valori ale forței aplicate gravitației în laborator).

Obiectiv: Pentru a determina rata de primăvară a arcurilor de măsurare alungiri mici (până la proporționalitatea directă între forța aplicată și alungire) pentru diferite valori ale forței de gravitație, echilibrare forța elastică. Pentru a investiga dependența de mărimea ratei de primăvară de deformare și forță aplicată.

În conformitate cu scopul următoarele sarcini:

1. creșterea valorii gravitației măsurată alungire a arcului;
2. Curba de alungire trasată de forța aplicată a arcului;
3. determină constanta elastică pentru fiecare experiment;
4. reprezentate grafic rigiditate a forței aplicate și deformarea arcului.
5. Identificarea modelelor care apar la deformații mai mici decât cu o proporționalitate directă între forța de elasticitate și alungire.

Tehnica este folosita adesea arcuri spirale. În tensiune sau prin comprimare arcuri cu forțe elastice, care sunt de asemenea supuse legii lui Hooke.

Să arc de oțel, fixat la un capăt, este poziționată orizontal (figura 3). Nu vom lua în considerare forța de frecare. Primăvara este în echilibru - nu este comprimat și nu întins. Directăm axa x de-a lungul arcului, iar originea sa este compatibilă cu capătul liber al arcului în poziția de echilibru.

Dacă se întind arcul (dreapta), care deține mâna capătul său liber, arcul va rezista și trageți brațul spre stânga.

Cu cât ne întinde de primăvară, cu atât mai mult ne trage. Ea ne face să amintim treia lege a lui Newton: acționează forța F. c care acționăm asupra arcului este egală în mărime și forță opusă F Ex. care acționează asupra noastră de primăvară mână.

În mod similar, în cazul în care arcul de presiune (stânga). Primăvară va împinge mâna dreaptă. În ambele cazuri, actele de primăvară, cu o forță care se opune forța externă aplicată și, în consecință, în direcția opusă mișcării capătului arcului. forța elastică este întotdeauna îndreptată spre poziția de echilibru și tinde să se întoarcă corpul la starea inițială.

Amploarea forței arcului dezvoltată este direct proporțională cu deplasarea capătului arcului din poziția sa de echilibru.

Legea lui Hooke în notația indicată în figură, și proiecția pe axa x este scris ca: F x = -kx. unde F x - forța de proiecție a acțiunii de primăvară, x - distanța capătul arcului din poziția sa de echilibru, k - factorul de proporționalitate, numită constanta elastică (cea mai mare este, cu atât mai dificil de a comprima sau întinde arcul), este numeric egală cu forța elastică la o alungire (compresiune) corp 1 m.

În realitate, legea lui Hooke face numai în anumite limite, așa cum se arată în (Fig.4).

În timp ce legea Hooke, un grafic al forței elastice a tulpinii - o linie dreaptă. Odată cu creșterea tulpinii peste limita valorii de termen de proporționalitate se abate de la o linie dreaptă - înseamnă că legea lui Hooke aici încetează să mai fie îndeplinită, dar încă deformare elastică (acesta va dispărea atunci când puterea va fi dezactivat).

Cu deformare suplimentară poate fi obținută prin creșterea limitei de elasticitate. O astfel de deformare nu este dispar complet atunci când sarcina este îndepărtată. Dacă vom crește deformarea dincolo de limita elastică, este posibil să se atingă rezistența maximă a materialului - o tulpină de rupere.

legea lui Hooke nu se aplică numai în primăvară. Aceeași dependență se obține pentru toate corpurile deformabile elastic: pentru bara de oțel (dar rigiditatea sa este foarte mare, asa ca am observat schimbarea în lungime, care se întinde sau comprimarea tijei cu mâinile); pentru banda de cauciuc (evident, la aplicarea aceeași forță de remorcare întins mai mult decât este mai lung).

În timpul lucrului investigat dependența alungirii arcului forță atunci când deformațiile mai puțin aplicate directă proporționalitate. Creșterea forța exercitată asupra arcului, se măsoară alungirea arcului. Rezultatele măsurătorilor pentru arcurile moi sunt prezentate în Tabelul 1 (Anexa 1) (unde m - masa sarcinii, x - arc alungire). Un grafic de alungire x a forței aplicată F este prezentată în Anexa 2.

Prin creșterea masei de încărcare la 100 grame (1 gram) și de la 100grammov la 300 grame (5 grame) de alungire a crescut direct proporțional cu forța aplicată (apendicele 2).

Un grafic al rigidității alungirii (Anexa 2.1 și 2.2) arată că valoarea rigidității modificată în trepte:

- de la 0,1 mm la 1,3 mm, rigiditatea este constantă și egală cu 100 N / m;

- de la 1,5 mm la mm rigiditate 2.4 este, de asemenea, constantă, dar are o valoare egală cu

- de la 2,6 mm la 7,1 mm, iar rigiditatea constantă, dar la o valoare de 80 N / m;

- de la 7,3 mm la 43,5 mm are o valoare rigiditate egală cu 70 N / m și nu se modifică până la sfârșitul experimentului.

Un teren de constanta elastică a forței aplicate arată, de asemenea, prezența unei schimbări graduale a valorilor constante de primăvară (app 3.1 și 3.2).

Datele experimentale arată că valoarea rigidității primăvară la tulpini foarte mici nu este constantă (primăvara de pornire constantă și creșterea în continuare deformarea scade în trepte).

Pentru studii suplimentare a fost utilizat arcuri mai rigide.

Rezultatele măsurătorilor pentru arcuri mai rigide sunt prezentate în tabelul 2 (anexa 4).

tulpina inițială apreciabila (1 mm), a avut loc sub acțiunea unei mase de 30 grame. Când sarcina crește până la aproximativ 100 de grame de alungire nu a variat în mod proporțional cu forța aplicată (prilozhenie5). deformare suplimentară a arcului cu creșterea masei de încărcare prezintă direct proporțională cu alungirea forței aplicate.

Loturi de rigiditatea alungirii și forța aplicată a arătat că rigiditatea arcului la tulpinile foarte mici este în scădere rapidă (Anexa 5.1 - 6.2).

In fiecare dintre experimentele, rigiditatea este determinată pentru diferite valori ale forței de elasticitate și alungire, r. F. condiții Experiența schimbare. Prin urmare, pentru a găsi valoarea medie a durității este imposibil să se calculeze media aritmetică a rezultatelor măsurătorilor.

Limitele de aplicabilitate a izvoarelor conform legii lui Hooke se poate schimba foarte mult lungimea sa. Stretching însoțită de sârmă arc de torsiune din care formarea.

Să considerăm un izvor constând dintr-o spiră (Figura 5).

Dacă această bobina este întinsă de două forțe F. aceste forțe formează o pereche, creând o deformare la torsiune în secțiunea A. Putem vedea în același mod, fiecare rotire a arcului mare și să presupunem că forțele sunt aplicate în orice parte a revoluției. De aceea, tulpina torsional va fi întinsă în fiecare secțiune a arcului. Trebuie avut în vedere faptul că o tracțiune sau arc de compresiune în colaci sale având o deformare complexă de torsiune și încovoiere. Fiecare primăvară un factor de rigiditate.

Să ne amintim că o constantă de primăvară.

Acesta arată valoarea rigiditate a forței care trebuie aplicată arcului să-l deformeze pe unitatea de lungime. Rigid primăvară, cu atât mai mare cu forța. Mai mult decât atât, urzeală - astfel încât să se comprime și se întind: legea lui Hooke este valabilă pentru ambele cazuri.

Rigiditatea Coeficientul k depinde de:

1. materialul (proprietățile materialului);
2. de mărimea corpului elastic;
3. forma corpului elastic (aria secțiunii transversale la care se aplică forța);
4. din mediu (la temperaturi ridicate, de exemplu, să devină mai mult metal ductil).

Prin urmare, rigiditatea corporală este redusă la alungire, deoarece deformarea formei modificărilor de primăvară, și mărimea arcului. lungimea crește de primăvară, și scade constanta elastică.

La deformări foarte mici, conform legii lui Hooke nu sunt recomandate, deoarece alungirea a corpului nu este proporțională cu forța aplicată.

Făcând bazele de clădiri, caroserii, o varietate de dispozitive - este necesar să se ia în considerare modificarea raportului rigiditate atunci când un mic deformări.