Решение задач тренировочного модуля

Занятие по физике №51  №п/п-3      Группа 1АБ             Дата проведения: 28.04.21г.

Тема: Закон Гука. Механические свойства твердых тел.

Выполненные задания отправлять на электронную почту: tatiefremenko@yandex.ua

или страницу вКОНТАКТЕ - https://vk.com/id592773352

Индивидуальные консультации, оценивание устных ответов по тел.:

 0660627421, 0721813966 Ефременко Т.А.

Домашнее задание: просмотреть видеофильм, прочитать §34, стр.110 «Физика 10кл.» Г.Я. Мякишев, ответить на вопросы, составить краткий конспект занятия, рассмотреть и записать в тетрадь примеры решения задач.            Срок выполнения: до 30.04.21г.

Видеофильм просмотреть по ссылке: https://yandex.fr/video/preview/?text=Физика%2010%20класс%20Закон%20Гука.%20Механические%20свойства%20твердых%20тел.&path=wizard&parent-reqid=1610304632800748-824332719216875626000107-production-app-host-vla-web-yp-254&wiz_type=v4thumbs&filmId=9666086491528938682

Здравствуйте, дорогие ребята! На сегодняшнем занятии мы  подробнее остановимся на изучении твёрдых тел. Мы введём различные классификации тел, опишем их свойства, рассмотрим процесс деформации, его различные виды, сформулируем и объясним закон Гука.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Композитные тела

Определение. Композитные тела – искусственно созданные твёрдые тела, состоящие из жёсткой матрицы и нитевидного кристаллического наполнителя. Благодаря разнообразным комбинированиям этих двух составляющих, можно получать желаемую прочность, гибкость, упругость и т. д. материала.

Рассмотрим теперь такой физический процесс, как деформация, и опишем различные её разновидности.

Деформация

Определение. Деформация – изменение формы или объёма твёрдого тела. Различают пять видов деформаций:

 

1. Растяжение – увеличение расстояния между молекулярными рядами

2. Сжатие – уменьшение расстояния между молекулярными рядами

3. Сдвиг – смещение молекулярных рядов друг относительно друга без изменения расстояния между ними

4. Кручение – поворот молекулярных рядов друг относительно друга

5. Изгиб – комбинация деформаций сжатия и растяжения

Закон Гука

Совершенно очевидно, что для того, чтобы произвести деформацию тела, необходимо приложить силу. Но, по третьему закону Ньютона, со стороны тела будет действовать сила противодействия, или, как её назвали, сила упругости. Существует закон, позволяющий определить величину этой силы в зависимости от величины деформации. Этот закон носит имя Роберта Гука – английского учёного (рис. 3). Но прежде, чем вывести его, сформулируем некоторые параметры материала и деформации.

Определение. Абсолютная деформация (сдвига) - :

Здесь: - конечная длина тела; - начальная длина тела.

Относительная деформация – :    

Механическое напряжение – :     Здесь: - сила упругости, действующая внутри тела;

- площадь сечения тела, перпендикулярного к направлению вектора силы.

Закон Роберта Гука в общем виде выглядит следующим образом:

Здесь: - модуль Юнга или модуль упругости, табличная величина, характеризующая упругие качества вещества.

Увидим теперь, как можно связать вышеприведённую формулировку закона Гука со знакомой нам ещё из курса динамики:

Подставим в формулу закона Гука в общем виде все определения для нововведенных величин:

Выразим из этого выражения силу:   Следовательно:

 

 

 

Очень важным является тот факт, что, во-первых, закон Гука, сформулированный на этом уроке, является более общим, нежели известный нам ранее, а во-вторых, закон Гука выполним только при небольших деформациях.

Рис. 3. Роберт Гук

Диаграмма растяжений

Для иллюстрации деформационных качеств твёрдого тела очень хорошо подходит диаграмма растяжений, то есть график зависимости механического напряжения от относительной деформации (см рис. 4).

Рис. 4. Диаграмма растяжений

Участок ОА называется участком упругости, то есть при растяжениях, попадающих в этот участок, после снятия напряжения с образца тело принимает свою первоначальную форму и объём. Значение механического напряжения в точке А называется механическим напряжением пропорциональности.

Участок СD, напротив, называется областью текучести, и при деформации большей, чем значение в точке C, деформация становится эластичной, то есть тело не возвращается в начальное состояние после снятия напряжения. Именно по величине этой зоны определяется устойчивость образца к разрыву. Значение механического напряжения в точке E называется пределом прочности и соответствует той границе, при переходе которой образец разрушается.

В технике часто используется понятие «коэффициент безопасности».

Определение. Коэффициент безопасности – отношение механического напряжения пропорциональности к максимальному механическому напряжению, которое испытывает деталь, строение.

Жидкие кристаллы

Особенный интерес представляют собой тела, называющиеся жидкими кристаллами.

Определение. Жидкие кристаллы – тела, одновременно обладающие свойствами кристаллов (упорядоченное строение молекул и атомов) и жидкостей (текучесть). Важнейшее свойство жидких кристаллов – оптическая анизотропия, то есть неодинаковое прохождение света по разным направлениям.

Все жидкие кристаллы разделены на три типа (рис. 5):

1. Нематики – кристаллы имеют нитевидную структуру

2. Смектики – представляют собой некие мыльные растворы

3. Холестерики – содержат в своём составе холестерин

                                                                                    

 Рис. 5. Схема ориентации молекул различных типов жидких кристаллов

Проверь свои знания! Вопросы на силу упругости и закон Гука

Вопрос 1. Какие бывают деформации?

Ответ. Помимо простейших деформаций растяжения и сжатия, бывают сложные деформации кручения и изгиба. Также разделяют обратимые и необратимые деформации.

Вопрос 2. В каких случаях закон Гука справедлив для упругих стержней?

Ответ. Для упругих стержней (в отличие от эластичных тел) закон Гука можно применять при малых деформациях, когда величина эпсилон не превышает 1%. При больших деформациях возникают явления текучести и необратимого разрушения материала.

Вопрос 3. Как направлена сила упругости?

Ответ. Сила упругости направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации.

Вопрос 4. Какую природу имеет сила упругости?

Ответ. Сила упругости, как и сила трения – электромагнитная сила. Она возникает вследствие взаимодействия между частицами деформируемого тела.

Вопрос 5. От чего зависит коэффициент жесткости k? Модуль Юнга E?

Ответ. Коэффициент жесткости зависит от материала тела, а также его формы и размеров. Модуль Юнга зависит только от свойств материала тела.

Решение задач тренировочного модуля

1. Задача №1. Плуг сцеплен с трактором стальным тросом. Допустимое напряжение материала троса σ = 20 ГПа. Какой должна быть площадь поперечного сечения троса, если сопротивление почвы движению плуга равно 1,6 · 10⁵ Н?

Дано:                                                            Решение:

σ =20ГПа =20*10⁹Па                             σ =F/s

F =1,6*10⁵ Па                                          S=F/ σ=1,6*10⁵ Н/20*10⁹ =8*10^-6 м²

____________________                         Ответ: S=8*10^-6 м²

S=?

 

2. Задача №2. К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2 мм подвешен груз массой 10 кг. Найти механическое напряжение в проволоке.

 

Дано:                                                            Решение:

D=2мм =2*10^-3м                                     σ =F/s

m =10кг                                                   F=m*g; S =π*D²/4;

                                                              σ= 4*10 кг*9,8Н/кг /3,14 *4*^10-6 м=0,32*10⁴Па                                      

____________________                         Ответ: σ=0,32*10⁴Па                                      

σ =?

 

Подведение итогов занятия.

---

Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 182; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!