Odseki spletnega mesta
Izbira urednikov:
- Kletno prezračevanje v garaži: pravila za izvajanje
- Ročaj mešalnika za vodo se je zlomil
- Sosed nas neutemeljeno pritožuje v različnih primerih: kaj storiti
- Zahteve sodobnega modernega stila
- Vodniki predalov
- Oblikujte ozadje za klasični slog ozadja
- Kako narediti prezračevanje v stanovanju sami?
- Deska za desko - vse o deskah za desko: vrsta, velikost, oblika
- Ali je mogoče v nedeljo izvesti hrupno delo
- Ohranjamo vid: prava svetloba
Oglaševanje
Kaj je podaljšek pomladi. Dodatna vprašanja in naloge |
Kot že veste iz osnovnega tečaja fizike, so elastične sile povezane z deformacijo teles, torej s spremembo njihove oblike in (ali) velikosti. Deformacija teles, povezana z elastičnimi silami, ni vedno opazna (na tem se bomo podrobneje ustavili v nadaljevanju). Zaradi tega se lastnosti elastičnih sil običajno preučujejo s pomočjo vzmeti za ponazoritev: njihova deformacija je očitno vidna. Postavite izkušnjo Tovor obesimo na vzmet (slika 15.1, a). (Predvidevamo, da lahko maso vzmeti zanemarimo.) Vzmet se bo raztegnil, torej deformiral. Na suspendirano obremenitev vplivata težnost t in elastična sila, ki delujeta s strani raztegnjene vzmeti (slika 15.1, b). Nastane zaradi deformacije vzmeti. Po Newtonovem tretjem zakonu na vzmet na obremenitveni strani vpliva isti modul, vendar nasprotno usmerjena sila (slika 15.1, c). Ta sila je teža bremena: navsezadnje je to sila, s katero telo raztegne navpični pladenj (vzmet). Krmilne sile, s katerimi se obremenitev in vzmet medsebojno povezujeta, sta povezana s Newtonovim tretjim zakonom in imata zato enako fizično naravo. Zato je teža tudi elastična sila. (Elastična sila, ki deluje na vzmetni strani bremena (teža bremena), nastane zaradi deformacije bremena. Ta deformacija je nevidna, če je obremenitev teža ali palica. Da bi deformacija tovora bila tudi opazna, lahko vzamemo masivno vzmet kot tovor: videli bomo, da se razteza. ) Če deluje na vzmet, ga teža bremena razteza, to je vzrok za njegovo deformacijo. (Da bi se izognili nesporazumom, še enkrat poudarjamo, da se vzmet, na katero se obremenitev obesi, ne raztegne z gravitacijsko silo bremena, temveč z elastično silo, ki deluje na vzmet s strani obremenitve (teža bremena.) V tem primeru vidimo, da so elastične sile posledica in vzrok elastične deformacije teles: 1. Katera od sil je prikazana na sliki 15.1 Je deformacija telesa vedno opazna? Kot smo že rekli, je "zahrbtna" lastnost elastičnih sil ta, da deformacija teles, povezanih z njimi, še zdaleč ni opazna. Postavite izkušnjo Deformacija mize je zaradi teže jabolka, ki leži na njej, očesu nevidna (slika 15.2). Kljub temu je tako: le zahvaljujoč trdnosti elastičnosti, ki izhaja iz deformacije mize, drži jabolko! Deformacijo mize je mogoče zaznati s pomočjo duhovitih izkušenj. Na sliki 15.2 bele črte shematično prikazujejo potek žarek svetlobe, ko na mizi ni jabolka, rumene črte pa kažejo potek svetlobe, ko je jabolko na mizi. 2. Razmislite na sliki 15.2 in razložite, zakaj je bila opazna deformacija tabele. Nekaj \u200b\u200bnevarnosti je v tem, da ne da bi opazili deformacijo, ne morete opaziti elastične sile, povezane z njo! Torej, pod pogoji nekaterih nalog se pojavi "neraztezna nit". Te besede pomenijo, da je mogoče zanemariti samo sev niti (povečati njegovo dolžino), ne pa zanemariti elastičnih sil, ki se nanesejo na nit ali delujejo na strani niti. Pravzaprav ni "popolnoma neraztegljivih niti": natančne meritve kažejo, da se katera koli nitka vsaj nekoliko raztegne. Na primer, če je v zgoraj opisanem poskusu z obremenitvijo, vzmeteno z vzmeti (glej sliko 15.1), vzmet zamenjana z „neraztegljivo nitjo“, se bo pod težo bremena nit raztegnila, čeprav bo njena deformacija neopazna. Posledično bodo prisotne vse obravnavane elastične sile. Vlogo vzmetne sile elastike bo igrala sila napenjanja navoja, usmerjena vzdolž niti. 3. Narišite risbe, ki ustrezajo sliki 15.1 (a, b, c), tako da vzmet zamenjate z neraztegljivo nitjo. Na risbah navedite sile, ki delujejo na nit in na tovor. 4. Dve osebi potegneta v nasprotni smeri vrv s silo 100 N vsaka. Narava elastičnih silElastične sile nastanejo zaradi sil medsebojnega delovanja delcev, ki sestavljajo telo (molekule ali atome). Ko se telo deformira (spremeni se njegova velikost ali oblika), se razdalje med delci spreminjajo. Kot rezultat tega nastanejo sile med delci, ki telo vračajo v neoblikovano stanje. To je sila elastičnosti. 2. Hookeov zakonPostavite izkušnjo Na vzmet bomo obesili enake uteži. Opazili bomo, da je raztezanje vzmeti sorazmerno s številom uteži (slika 15.3). To pomeni, da vzmetna deformacija je sorazmerna z elastično silo. Označimo deformacijo (raztezek) vzmeti x \u003d l - l 0, (1) kjer je l dolžina deformirane vzmeti in l 0 je dolžina nedeformirane vzmeti (slika 15.4). Ko se vzmet raztegne, je x\u003e 0 in štrlina sile vzmeti, ki deluje na stran vzmeti F x< 0. Следовательно, F x \u003d –kx. (2) Znak minus v tej formuli spominja, da je elastična sila, ki jo izvaja deformirano telo, nasprotna deformaciji tega telesa: podaljšana vzmet se nagiba, stisnjena vzmet pa se razteza. Pokliče se koeficient k vzmetna togost. Togost je odvisna od materiala vzmeti, njegove velikosti in oblike. Enota togosti je 1 N / m. Pokliče se razmerje (2) hookeov zakon v čast angleškega fizika Roberta Hookeja, ki je odkril ta vzorec. Hookeov zakon velja za ne prevelike deformacije (obseg dopustne deformacije je odvisen od materiala, iz katerega je telo izdelano). Iz formule (2) je razvidno, da je modul elastičnosti F povezan z modulom deformacije x za razmerje Iz te formule izhaja, da je graf odvisnosti F (x) odsek ravne črte, ki poteka skozi izvor. 5. Slika 15.5 prikazuje grafe odvisnosti modula elastike od deformacijskega modula za tri vzmeti. 6. Kakšno maso je treba obesiti z vzmeti s togostjo 500 N / m, tako da vzmetni podaljšek postane 3 cm? Pomembno je razlikovati vzmetni podaljšek x od njegove dolžine l. Razlika med njimi je prikazana s formulo (1). 7. Ko je tovor s težo 2 kg odložen z vzmeti, je njegova dolžina 14 cm, pri obesitvi tovora, ki tehta 4 kg, pa je dolžina vzmeti 16 cm. 3. Vzmetna povezavaSerijska povezavaVzamemo eno vzmet s togostjo k (slika 15.6, a). Če ga raztegnete s silo (slika 15.6, b), se njegovo raztezanje izrazi s formulo
Poiščite togost k po sistemu dveh serijsko povezanih vzmeti. Če vzmetni sistem raztegnete s silo, potem bo sila vzmeti vsake vzmeti enaka modulu F. Skupni raztezek vzmetnega sistema bo 2x, ker se bo vsaka vzmet podaljšala za x (slika 15.6, d). Zato k zadnji \u003d F / (2x) \u003d ½ F / x \u003d k / 2, kjer je k togost ene vzmeti. Torej togost sistema dveh enakih serijsko povezanih vzmeti je 2-krat manjša od togosti vsake od njih. Če so vzmeti z različno togostjo zaporedno povezane, bodo elastične sile vzmeti enake. In celoten raztezek vzmetnega sistema je enak vsoti podolgovatih vzmeti, ki jih je mogoče izračunati s Hookeovim zakonom. 8. Dokažite, da pri zaporednem povezovanju dveh vzmeti 9. Kakšna je togost sistema dveh vzmeti, ki sta zaporedno povezana s togostjo 200 N / m in 50 N / m? V tem primeru je bila togost sistema dveh serijsko povezanih vzmeti manjša od togosti vsake vzmeti. Je to vedno tako? 10. Dokažite, da je togost sistema dveh serijsko povezanih vzmeti manjša od togosti katere koli vzmeti, ki sestavlja sistem. Vzporedna povezavaSlika 15.7 na levi prikazuje vzporedno povezane enake vzmeti. 11. Dokažite, da je k parov \u003d 2k. Namig. Glej sliko 15.7. Torej je togost sistema dveh enakih vzmeti, ki sta povezani vzporedno, 2-krat večja od togosti vsake od njih. 12. Dokažite, da z vzporedno povezavo dveh vzmeti s togostjo k 1 in k 2 k parov \u003d k 1 + k 2. (5) Namig. Ko sta vzmeti vzporedno povezani, je njihovo raztezanje enako, elastična sila, ki deluje na strani vzmetnega sistema, pa je enaka vsoti njihovih elastičnih sil. 13. Dve vzmeti s togostjo 200 N / m in 50 N / m sta povezani vzporedno. Kakšna je togost sistema dveh vzmeti? 14. Dokažite, da je togost sistema dveh vzporedno povezanih vzmeti večja od togosti katere koli vzmeti, ki sestavlja sistem. Dodatna vprašanja in naloge15. Sestavi graf odvisnosti modula elastičnosti od raztezka za vzmet s togostjo 200 N / m. 16. Voziček, težak 500 g, se potegne čez mizo z vzmetjo togosti 300 N / m, pri čemer silo uporabi vodoravno. Trenje med kolesi vozička in mizo je mogoče zanemariti. Kakšen je podaljšek vzmeti, če se voziček premika s pospeškom 3 m / s 2? 17. Obremenitev mase m je obešena iz vzmeti togosti k. Kakšen je podaljšek vzmeti, ko je obremenitev v mirovanju? 18. Vzmet togosti k je bil prerezan na polovico. Kakšna je togost vsakega od oblikovanih vzmeti? 19. Vzmet togosti k je bil razrezan na tri enake dele in vzporedno povezan. Kakšna je togost nastalega vzmetnega sistema? 20. Dokažite, da je togost enakih zaporednih vzmeti n-krat manjša od togosti ene vzmeti. 21. Dokažite, da je togost n vzporedno povezanih identičnih vzmeti n-krat večja od togosti ene vzmeti. 22. Če sta dve vzmeti vzporedno povezani, je togost vzmetnega sistema 500 N / m, in če so iste vzmeti povezane zaporedno, je točnost vzmetnega sistema 120 N / m. Kakšna je togost vsake pomladi? 23. Blok, nameščen na gladki mizi, je na navpične zavore pritrjen z vzmetmi s togostjo 100 N / m in 400 N / m (slika 15.8). V začetnem stanju vzmeti niso deformirane. Kakšna bo sila elastike, ki deluje na palico, če jo premaknemo 2 cm v desno? 3 cm levo? 1 . Kakšna deformacija je pod obremenitvijo: a) noga klopa; b) sedežni klopi; c) napeta struna kitare; d) vijačni mlinček za meso; e) vrtalnik; 2 . Kakšno deformacijo (elastično ali plastično) imate pri oblikovanju figur iz gline, plastelina? 3 . Dolžina žice 5,40 m pod obremenitvijo je bila podaljšana na 5,42 m. Določite absolutno raztezanje žice. 4 . Z absolutnim podolgovanjem 3 cm je dolžina vzmeti postala enaka 27 cm. Če je vzmet: a) raztegne; 5 . Absolutno podaljšanje žice dolžine 40 cm je 2,0 mm. Določite podaljšanje žice. 6 . Absolutni in relativni raztezek palice je 1 mm oziroma 0,1%. Določite dolžino neformirane palice? 7 . Ko je palica deformirana s prečnim prerezom 4,0 cm 2, je elastična sila 20 kN. Določite mehansko napetost materiala. 8 . Določite modul elastičnosti v deformirani palici s površino 4,0 cm 2, če pride do mehanskega naprezanja 1,5 · 10 8 Pa. 9 . Poiščite mehansko napetost, ki nastane v jeklenem kablu z raztezkom 0,001. 10 . Ko je bila natezna aluminijasta žica, je v njej nastala mehanska napetost 35 MPa. Poiščite raztezek 11 . Kolikšen je koeficient togosti vzmeti, ki se podaljša za 10 cm z elastično silo 5,0 H? 12 . Kako dolga je vzmet s togostjo 100 N / m, če je elastična sila 20 N? 13 . Določite največjo silo, ki jo lahko prenese jeklena žica s površino preseka 5,0 mm 2. 14 . Golenica osebe zdrži stiskalno silo 50 kN. Glede na moč človeške kosti na 170 MPa ocenite povprečno površino golenice. Raven B1 . Katera žarnica lahko vzdrži večji pritisk od zunaj - okrogla ali ravna z dnom? 2 . Zakaj je okvir koles iz votlih cevi, ne pa trdnih palic? 3 . Kadar so deli za žigosanje včasih predgreti (vroče žigosanje). Zakaj to počnejo? 4 . Navedite smer elastičnih sil, ki delujejo na telesa v označenih točkah (slika 1). Sl. 1 5 . Zakaj ni tabel za koeficient trdnosti telesa kkot tabele za gostoto snovi? 6 . Pri kakšnem polaganju opeke (slika 2) bo dno opeke pod velikim stresom? 7 . Elastična sila je spremenljiva sila: spreminja se od točke do točke, ko se razteza. In kako se obnaša pospešek, ki ga povzroča ta sila? 8 . Teža 10 kg je obešena z žice s premerom 2,0 mm, pritrjena na enem koncu. Poiščite mehanski stres v žici. 9 . Enake navpične uteži so bile pritrjene na dve navpični žici, katerih premer se razlikuje za 3-krat. Primerjajte napetosti, ki nastanejo v njih. 10 . Na sliki Slika 3 prikazuje graf odvisnosti napetosti, ki nastane v betonskem kupu, od njegove relativne stiskanosti. Poiščite modul elastičnosti betona. 11 . Žica dolga 10 m s prečnim prerezom 0,75 mm 2, pri natezanju s silo 100 N, podaljšana za 1,0 cm. Določite Youngov modul za material žice. 12 . S katero silo morate raztegniti fiksno jekleno žico dolžine 1 m s prečnim prerezom 0,5 mm 2, da jo podaljšate za 3 mm? 13 . Določite premer jeklene žice dolžine 4,2 m, tako da je pri vzdolžni natezni sili 10 kN njegov absolutni raztezek 0,6 cm? 14 . Iz grafa določite koeficient togosti telesa (slika 4). 15 . Iz grafa odvisnosti spremembe dolžine gumijastega snopa od sile, ki je nanj uporabljena, poiščite togost svežnja (slika 5). 16 . Sestavi graf odvisnosti elastične sile, ki nastane pri deformirani vzmeti F nadzor \u003d f(Δ l), od njene razširitve, če je vzmetna togost 200 N / m. 17 . Sestavi graf vzmetnega raztezka glede na uporabljeno silo Δ l = f(F) če je vzmetna hitrost 400 N / m. 18 . Hookeov zakon za projekcijo vzmetne elastične sile ima obliko F x = –200 x. Kakšna je projekcija elastične sile, če je pri podaljšanju vzmeti iz neformiranega stanja projekcija gibanja konca vzmeti na os X je 10 cm? 19 . Dva fanta raztegneta gumijast trak in pritrdita dinamometre na svoje konce. Ko so se kabelski snop podaljšali za 2 cm, so dinamometri pokazali sile po 20 N. Kaj kažejo dinamometri pri vlečenju vrvi 6 cm? 20 . Dva vzmeti enake dolžine, zaporedno povezani, prosti konci raztegneta z rokami. Vzmet s togostjo 100 N / m se je podaljšala za 5 cm. Kakšna je togost druge vzmeti, če je njena raztezanje 1 cm? 21 . Vzmet je spremenila svojo dolžino za 6 cm, ko se je z nje obesila obtežba 4 kg. Koliko bi spremenila svojo dolžino pod vplivom tovora, ki tehta 6 kg? 22 . Na dveh žicah enake togosti, dolžine 1 in 2 m, so obe obremenitvi obešeni. Primerjajte absolutne podaljške žic. 23 . Premer najlonske ribiške vrvi je 0,12 mm, lomna obremenitev pa 7,5 N. Poiščite natezno trdnost tega razreda najlona. 24 . Pri katerem največjem premeru prečnega prereza se jeklena žica zlomi pod silo 7850 N? 25 . Lestenec, ki tehta 10 kg, mora biti obešen na žico s presekom največ 5,0 mm 2. Kateri material je treba vzeti iz žice, če je treba zagotoviti petkratno varnostno rezervo? Raven Z1. Če je lesena palica, ki tehta 200 g, pritrjena na navpično nameščen dinamometer, potem bo odčitek dinamometra tak, kot je prikazano na sliki 1. Določite pospešek, s katerim se začne premikati isti blok, če ga potegnete tako, da vzmet podaljša še 2 cm, nato pa spustite bar. Večkrat smo uporabljali dinamometer - napravo za merjenje sil. Zdaj se bomo seznanili z zakonom, ki nam omogoča merjenje sil z dinamometrom in določitev enakomernosti njegove lestvice. Znano je, da pod vplivom sil nastane deformacija teles - sprememba njihove oblike in / ali velikosti. Na primer, iz gline ali gline lahko oblikujete predmet, katerega oblika in velikost bosta ostali, ko bomo odstranili roke. Takšna deformacija se imenuje plastična. Če pa naše roke deformirajo vzmet, potem, ko jih odstranimo, sta možni dve možnosti: vzmet bo popolnoma povrnila svojo obliko in dimenzije ali pa bo vzmet ohranila trajno deformacijo. Če telo povrne obliko in / ali dimenzije, ki so bile pred deformacijo, potem elastična deformacija. Sile, ki v tem primeru nastane v telesu, je elastična sila pri poslušanju Hookeov zakon: Ker je raztezanje telesa vključeno v modul Hookeovega zakona, bo ta zakon veljal ne le v napetosti, ampak tudi pri stiskanju teles. Poskusi kažejo: če je raztezanje telesa majhno v primerjavi z njegovo dolžino, potem je deformacija vedno elastična; če je raztezek telesa velik v primerjavi z njegovo dolžino, potem bo običajno deformacija plastični ali celo uničevalno. Vendar se nekatera telesa, na primer dlesni in vzmeti, deformirajo elastično tudi ob pomembnih spremembah njihove dolžine. Slika prikazuje več kot dvakratni podaljšek vzmeti dinamometra. Za razjasnitev fizičnega pomena koeficienta togosti ga izrazimo iz formule zakona. Dobimo razmerje med modulom elastičnosti in modulom raztezka telesa. Spomnimo: katero koli razmerje prikazuje, koliko enot števca je na enoti imenovalca. Zato koeficient togosti prikazuje silo, ki nastane v elastično deformiranem telesu, ko se njegova dolžina spremeni za 1 m.
Začetni vzmetni podaljšek je A /. Kako se spremeni Pri preučevanju odvisnosti sile trenja drsenja Slika prikazuje graf postopka, izvedenega na 1 A 10 A13 |
Preberi: |
---|
Novo
- Majhna zasnova kuhinje
- Kako izbrati spalno vrečo
- Oblikovne značilnosti zimskih šotorov s štedilnikom
- Popravilo tal v stanovanju: popolna in delna zamenjava tal
- Kako narediti tresko iz dvodelnega telovnika
- Naprava mešalnika za kopalnico s tušem - popravilo
- Če se moti hrup sosedov (opomba)
- Zakaj doma morda obstaja potreba po merjenju vodne odpornosti?
- Sprememba "Hruščov" kopeški kos v skoraj treh rubljev
- Naredi sam ozadje