Çfarë e shkakton forcën elastike? Deformim plastik

Nën ndikimet e jashtme, trupat mund të deformohen.

Deformim- ndryshimi i formës dhe madhësisë së trupit. Arsyeja e deformimit është se pjesë të ndryshme të trupit bëjnë lëvizje të pabarabarta kur në trup veprojnë forcat e jashtme.

Deformimet që zhduken plotësisht pasi forca pushon - elastike që nuk zhduken - plastike.

Gjatë deformimeve elastike, distanca midis grimcave të trupit ndryshon. Në një trup të padeformuar, grimcat janë në pozicione të caktuara ekuilibri (distancat midis grimcave të zgjedhura - shih Fig. 1, b), në të cilat forcat refuzuese dhe tërheqëse që veprojnë nga grimcat e tjera janë të barabarta. Kur distanca midis grimcave ndryshon, njëra nga këto forca fillon të tejkalojë tjetrën. Si rezultat, lind një rezultante e këtyre forcave, e cila tenton ta kthejë grimcën në pozicionin e saj të mëparshëm të ekuilibrit. Rezultantja e forcave që veprojnë në të gjitha grimcat e një trupi të deformuar është forca elastike e vërejtur në praktikë. Kështu, pasojë e deformimit elastik është shfaqja e forcave elastike.

Në deformim plastik, siç kanë treguar vëzhgimet, zhvendosjet e grimcave në një kristal kanë një karakter krejtësisht të ndryshëm nga ai elastik. Gjatë deformimit plastik të kristalit, shtresat e kristalit rrëshqasin në raport me njëra-tjetrën (Fig. 1, a, b). Kjo mund të shihet duke përdorur një mikroskop: sipërfaqja e lëmuar e një shufre kristalore bëhet e ashpër pas deformimit plastik. Rrëshqitja ndodh përgjatë shtresave që përmbajnë më shumë atome (Fig. 2).

Me zhvendosje të tilla të grimcave, trupi rezulton të jetë i deformuar, por forcat "kthimore" nuk veprojnë në grimcat e zhvendosura, pasi çdo atom në pozicionin e tij të ri ka të njëjtët fqinjë dhe në të njëjtin numër si para zhvendosjes.

Gjatë llogaritjes së strukturave, makinerive, makinerive, strukturave të caktuara, gjatë përpunimit materiale të ndryshmeështë e rëndësishme të dihet se si një pjesë e caktuar do të deformohet nën ndikimin e një ngarkese, në cilat kushte deformimi i saj nuk do të ndikojë në funksionimin e makinerive në tërësi, në çfarë ngarkese do të dështojnë pjesët, etj.

Deformimet mund të jenë shumë komplekse. Por ato mund të reduktohen në dy lloje: tension (ngjeshje) dhe prerje.

Deformimi linear ndodh kur një forcë zbatohet përgjatë boshtit të një shufre të fiksuar në njërin skaj (Fig. 3, a, b). Me deformime lineare, shtresat e trupit mbeten paralele me njëra-tjetrën, por distancat ndërmjet tyre ndryshojnë. Deformimi linear karakterizohet nga zgjatja absolute dhe relative.

Zgjatim absolut, ku l është gjatësia e trupit të deformuar dhe është gjatësia e trupit në gjendje të padeformuar.

Zgjatimi- raporti i zgjatjes absolute me gjatësinë e trupit të padeformuar.

Në praktikë, tensioni përjetohet nga kabllot e vinçave, teleferikut, kabllove tërheqëse dhe fijeve. instrumente muzikore. Shtyhen shtyllat, muret dhe themelet e ndërtesave etj.

Ndodh nën ndikimin e forcave të aplikuara për dy fytyra të kundërta trup siç tregohet në figurën 4. Këto forca shkaktojnë një zhvendosje të shtresave të trupit paralel me drejtimin e forcave. Distanca midis shtresave nuk ndryshon. Çdo kuboid, e theksuar mendërisht në trup, kthehet në të zhdrejtë.

Masa e sforcimit prerës është këndi i prerjes- këndi i prirjes së skajeve vertikale (Fig. 5).

Deformimi i prerjes përjetohet, për shembull, nga ribatina dhe bulonat që lidhin strukturat metalike. Zhvendos në kënde të mëdhaçon në shkatërrimin e trupit - prerje. Prerja ndodh kur përdorni gërshërë, sharra, etj.

Deformimi i përkuljes i nënshtrohet një trau, i fiksuar në njërin skaj ose i fiksuar në të dy skajet, në mes të të cilit është pezulluar një ngarkesë (Fig. 6). Deformimi i përkuljes karakterizohet nga shigjeta e devijimit h - zhvendosja e mesit të rrezes (ose skajit të tij). Kur përkulen, pjesët konvekse të trupave përjetojnë tension, dhe pjesët konkave përjetojnë ngjeshje, pjesët e mesme të trupit praktikisht nuk deformohen - shtresë neutrale. Prania e një shtrese të mesme praktikisht nuk ka asnjë efekt në rezistencën e trupit ndaj përkuljes, kështu që është e dobishme t'i bëni pjesë të tilla të zbrazëta (duke kursyer materialin dhe duke zvogëluar ndjeshëm peshën e tyre). NË teknologji moderne Trarët dhe tubat e zgavrës përdoren gjerësisht. Kockat e njeriut janë gjithashtu tubulare.

Deformim përdredhës mund të vërehet nëse një shufër, një skaj i së cilës është i fiksuar, veprohet nga një palë forcash (Fig. 7) që shtrihen në një plan pingul me boshtin e shufrës. Gjatë rrotullimit, shtresat individuale të trupit mbeten paralele, por rrotullohen në lidhje me njëra-tjetrën në një kënd të caktuar. Deformimi përdredhës është prerje e pabarabartë. Deformimet rrotulluese ndodhin kur vidhni dado dhe kur përdorni boshtet e makinës.

Nëse vendosni një ngarkesë në mes të një dërrase të shtrirë horizontalisht në dy mbështetëse, atëherë nën ndikimin e gravitetit ngarkesa do të lëvizë poshtë për ca kohë, duke e përkulur tabelën dhe më pas do të ndalojë.

Kjo ndalesë mund të shpjegohet me faktin se përveç forcës së gravitetit të drejtuar nga poshtë, një forcë tjetër e drejtuar lart ka vepruar në tabelë. Kur lëvizni poshtë, bordi deformohet dhe lind një forcë me të cilën mbështetja vepron në trupin që shtrihet mbi të, kjo forcë drejtohet lart, domethënë në drejtim të kundërt me forcën e gravitetit. Kjo forcë quhet forcë elastike. Kur forca elastike bëhet forcë të barabartë graviteti që vepron në trup, mbështetja dhe trupi ndalojnë.

Forca elastike është një forcë që lind kur një trup deformohet (pra kur ndryshon forma ose madhësia e tij) dhe drejtohet gjithmonë në drejtim të kundërt me forcën deformuese.

Arsyeja e forcës elastike

Arsyeja shfaqja e forcave elastike është ndërveprimi i molekulave të trupit. Në distanca të shkurtra, molekulat zmbrapsen, dhe në distanca të mëdha ato tërheqin. Sigurisht, ne po flasim për distanca të krahasueshme me madhësitë e vetë molekulave.

Në një trup të padeformuar, molekulat janë në një distancë të tillë që forcat e tërheqjes dhe zmbrapsjes janë të balancuara. Kur një trup deformohet (gjatë shtrirjes ose ngjeshjes), distancat midis molekulave ndryshojnë - ose forcat tërheqëse ose refuzuese fillojnë të mbizotërojnë. Si rezultat, lind forca elastike, e cila drejtohet gjithmonë në mënyrë që të zvogëlojë sasinë e deformimit të trupit.

Ligji i Hukut

Nëse varim një peshë në një susta, do të shohim se susta është deformuar - është zgjatur me një sasi të caktuar. X . Nëse varjmë dy pesha identike në një susta, do të shohim se zgjatimi është bërë dy herë më i madh. Zgjatja e një suste është proporcionale me forcën elastike.

Forca elastike që lind gjatë deformimit të një trupi është proporcionale në modul me zgjatjen e trupit dhe drejtohet në atë mënyrë që tenton të zvogëlojë sasinë e deformimit të trupit.

Ligji i Hukut vlen vetëm për deformimet elastike, pra ato lloje deformimesh që zhduken kur forca deformuese pushon së vepruari!!!

Ligji i Hukut mund të shkruhet si formulë:

ku k është ngurtësia e sustës;
X- zgjatja e pranverës (e barabartë me diferencën midis gjatësisë përfundimtare dhe fillestare të sustës);
shenja “–” tregon se forca elastike është gjithmonë e drejtuar kah anën e kundërt forcë deformuese.

"Llojet" e forcës elastike

Forca elastike që vepron në anën e mbështetëses quhet me forcë reagim normal mbështet . Normale nga fjala "normale", domethënë reagimi mbështetës është gjithmonë pingul sipërfaqet.

Forca elastike që vepron në anën e pezullimit quhet forca e tensionit të fillit (pezullimi) .

Deformimet ndahen në të kthyeshme (elastike) dhe të pakthyeshme (joelastike, plastike, zvarritëse). Deformimet elastike zhduken pas përfundimit të forcave të aplikuara, por mbeten deformime të pakthyeshme. Deformimet elastike bazohen në zhvendosjet e kthyeshme të atomeve të trupit nga pozicioni i ekuilibrit (me fjalë të tjera, atomet nuk shkojnë përtej kufijve të lidhjeve ndëratomike); Të pakthyeshmet bazohen në lëvizjet e pakthyeshme të atomeve në distanca të konsiderueshme nga pozicionet fillestare të ekuilibrit (d.m.th., duke shkuar përtej kufijve të lidhjeve ndëratomike, pas heqjes së ngarkesës, riorientimi në një pozicion të ri ekuilibri).

Deformimet plastike janë deformime të pakthyeshme të shkaktuara nga ndryshimet në stres. Deformimet e zvarritjes janë deformime të pakthyeshme që ndodhin me kalimin e kohës. Aftësia e substancave për të deformuar në mënyrë plastike quhet plasticitet. Gjatë deformimit plastik të një metali, njëkohësisht me një ndryshim në formë, një numër i vetive ndryshojnë - në veçanti, gjatë deformimit të ftohtë, forca rritet.

YouTube Enciklopedike

1 / 3

✪ Mësimi 208. Deformim të ngurta. Klasifikimi i llojeve të deformimeve

✪ Forcat e deformimit dhe elasticitetit. Ligji i Hukut | Fizikë klasa e 10-të #14 | Mësim informacioni

✪ Deformim

Titra

Llojet e deformimeve

Shumica lloje të thjeshta deformimet e trupit në tërësi:

Në shumicën e rasteve praktike, deformimi i vëzhguar është një kombinim i disa deformimeve të thjeshta të njëkohshme. Në fund të fundit, çdo deformim mund të reduktohet në dy më të thjeshtat: tensioni (ose ngjeshja) dhe prerja.

Studimi i deformimit

Natyra e deformimit plastik mund të ndryshojë në varësi të temperaturës, kohëzgjatjes së ngarkesës ose shkallës së sforcimit. Me një ngarkesë konstante të aplikuar në trup, deformimi ndryshon me kalimin e kohës; ky fenomen quhet zvarritje. Me rritjen e temperaturës, shkalla e zvarritjes rritet. Raste të veçanta të zvarritjes janë relaksimi dhe efekti elastik. Një nga teoritë që shpjegon mekanizmin e deformimit plastik është teoria e dislokimeve në kristale.

Vazhdimësia

Në teorinë e elasticitetit dhe plasticitetit, trupat konsiderohen "të ngurtë". Vazhdimësia (d.m.th., aftësia për të mbushur të gjithë vëllimin e zënë nga materiali i trupit, pa asnjë zbrazëti) është një nga vetitë kryesore që i atribuohen trupat e vërtetë. Koncepti i vazhdimësisë i referohet gjithashtu vëllimeve elementare në të cilat një trup mund të ndahet mendërisht. Ndryshimi në distancën ndërmjet qendrave të secilit dy vëllime infiniteminale ngjitur në një trup që nuk përjeton ndërprerje duhet të jetë i vogël në krahasim me vlerën fillestare të kësaj distance.

Deformimi elementar më i thjeshtë

Deformimi elementar më i thjeshtë(ose deformim relativ) është zgjatja relative e disa elementeve:

Në praktikë, deformimet e vogla janë më të zakonshme - të tilla që ϵ ≪ 1 (\displaystyle \epsilon \ll 1).

Tema: Deformimi i trupit. Forca elastike.

Synimi: Jepni konceptin e deformimit të trupit, forcën elastike, zbuloni arsyet e shfaqjes së forcës elastike, hulumtoni forcën elastike.

Plani:

1. Paraqitja e një pyetjeje problematike.

Vendosni një peshë në mes të vizores.

? Çfarë ndodhi me sundimtarin?
? Nën çfarë force u përkul sundimtari?
?Pse sundimtari u përkul, por nuk u përkul më tej?

konkluzioni: Përveç forcës zbritëse të gravitetit, në tabelë vepron një forcë lart.

Mësues:

Me dukurinë e deformimit dhe forcës elastike jemi njohur në klasën e 5-të.

Tema e mësimit: Deformimi i trupit. Forca elastike (Shtojca 1, rrëshqitja 1).

Sot duhet të kujtojmë se çfarë është deformimi i trupit, forca elastike. Gjeni shkaqet e forcës elastike, hulumtoni forcën elastike.

2. Përsëritje e materialit të mësuar

1) Përsëritja e koncepteve themelore të temës:
Diktim fizik "Besojeni ose jo" (Shtojca 1, rrëshqitja 2).

1. Forca është një sasi që karakterizon ndërveprimin (po).
2. Forca karakterizohet nga: madhësia dhe pika e aplikimit të forcës (nr).
3. Nxitimi i një trupi është drejtpërdrejt proporcional me masën e tij dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me forcën e tij (jo).
4. Njësia e forcës merret si Njutoni - forca që shkakton një nxitim prej 1 m/s2 (po) në një trup me peshë 1 kg.
5. Një pajisje për matjen e forcës - një matës presioni (jo).

Klasa punon me kartat "po" dhe "jo" (Shtojca 2).
2) Përkthejeni (Shtojca 1, rrëshqitja 3):

3. Mësimi i materialit të ri

1) Çfarë është deformimi?

Deformim- Kjo fenomen fizik, në të cilën forma ose madhësia e trupit ndryshon.

?Çfarë lloje deformimesh njihni?

Llojet e deformimeve (Shtojca 1, rrëshqitja 4):

1. ndërrim
2. përdredhje
3. përkulem
4. ngjeshja
5. shtrirje

Demonstrimi i llojeve të deformimeve duke përdorur një fizarmonikë fizike.

Mbërthimi:

2) Çfarë force ndodh kur një trup deformohet?

Forca elastike– forca që lind gjatë deformimit të trupave.

?Cila është arsyeja e forcës elastike?

Mësues: Le të shohim foton nga libri shkollor 97 f. 71 (A.E. Gurevich "Fizika 9").

Forcat e tërheqjes dhe zmbrapsjes që veprojnë ndërmjet ngarkesave anulojnë njëra-tjetrën.

? Çfarë ndodh gjatë deformimit?(Figura 97 (b, c).)

Forcat nuk anulojnë njëra-tjetrën:
ose forcat e tërheqjes mbizotërojnë (b)
ose forcat repulsive (c)

konkluzioni: Forca elastike lind si rezultat i bashkëveprimit të grimcave të ngarkuara (Shtojca 1, rrëshqitja 6)

Forca elastike është një forcë elektromagnetike.

3) Si drejtohet forca elastike?

Forca e elasticitetit gjithmonë parandalon deformimin e trupit dhe përpiqet të rivendosë formën e tij origjinale.
Forca elastike drejtohet kundër deformimit.

Mbërthimi:

A është shpërndarë saktë forca elastike në shembujt e dhënë?

4) Nga varet forca elastike?

Demonstrimi: Le të përcaktojmë varësinë e forcës elastike nga zgjatja e trupit (e kryer nga ana ballore nga nxënësit në dërrasën e zezë).

Të dhënat eksperimentale futen në një tabelë dhe prej saj ndërtohet një grafik.

ku k është ngurtësia

Ligji i Hukut: Forca elastike është drejtpërdrejt proporcionale me zgjatjen e trupit deri në një vlerë të caktuar kufizuese (Shtojca 1, rrëshqitje 7).

5) Shprehni ngurtësinë nga formula (Shtojca 1, rrëshqitja 8):

Mbërthimi: Duke përdorur grafikët, përcaktoni se cili trup ka ngurtësinë më të madhe (Shtojca 1, rrëshqitja 9).

6) Nga çfarë varet ngurtësia (e varëseve dhe mbështetësve)?

Demonstrimi:

1. dy breza elastikë me të njëjtën gjatësi, por të ndryshme në sipërfaqe
2. dy breza elastikë me gjatësi të ndryshme
3. dy shirita gome nga materiale të ndryshme

Përfundim: Ngurtësia varet nga (Shtojca 1, rrëshqitja 10):

1. gjatësia;
2. zonë prerje tërthore;
3. material.

Përfundim i përgjithshëm: Forca e krijuar në një trup kur ai shtrihet (ngjeshet) varet nga sasia e deformimit dhe ngurtësisë së trupit, domethënë nga gjatësia, sipërfaqja e prerjes tërthore dhe materiali nga i cili është bërë trupi.

4. Mbërthimi:

1) Përsëritja e koncepteve bazë:

1. Çfarë është deformimi?
2. Cilat lloje të deformimeve njihni?
3. Përkufizoni forcën elastike?
4. Ligji i Shtetit Hooke?
5. Nga çfarë varet fortësia?
6. Ku në teknologji hasim forcën elastike?

2) Zgjidhja e problemës: “Përmbledhje problemash në fizikë” nga V.I. Lukashik, E.V. Ivanova fq 39 nr 350.

3) Test me verifikim të ndërsjellë (Shtojca 2).

Dallimi kryesor midis një trupi të ngurtë dhe lëngjeve dhe gazeve është aftësia e tij për të ruajtur formën e tij nëse trupi nuk i nënshtrohet shumë forcës. forca të mëdha. Nëse përpiqeni të deformoni një trup të fortë, lindin forca elastike që parandalojnë deformimin.

Përkufizimet e deformimit të një trupi të ngurtë

PËRKUFIZIM

Deformim quhet e jashtme ndikim mekanik në trup, gjë që çon në një ndryshim në vëllimin dhe (ose) formën e tij.

Deformimi në një trup të ngurtë quhet elastik nëse zhduket pasi të jetë hequr ngarkesa nga trupi.

Deformimi quhet plastik (i mbetur) nëse pas heqjes së ngarkesës nuk zhduket ose nuk zhduket plotësisht.

Të njëjtat trupa mund të jenë elastikë dhe plastikë, kjo varet nga natyra e deformimit. Kështu, kur ngarkesa rritet mbi një kufi të caktuar, deformimet elastike mund të shndërrohen në plastike.

Llojet e deformimit të trupave të ngurtë

Çdo deformim i një trupi të ngurtë mund të reduktohet në dy lloje: tension (ngjeshje) dhe prerje.

Ne do të rregullojmë njërën skaj të shufrës dhe do të zbatojmë një forcë në tjetrën, të drejtuar përgjatë boshtit të saj, larg nga fundi i saj. Në këtë rast, shufra do t'i nënshtrohet deformimit në tërheqje. Ky deformim karakterizohet duke përdorur zgjatjen absolute (), e cila është e barabartë me:

ku është gjatësia e shufrës para se të aplikohet forca në të; l është gjatësia e shufrës së shtrirë.

Zgjatimi relativ () përdoret shpesh për të karakterizuar deformimin e një trupi:

Nëse , atëherë një deformim i tillë konsiderohet i vogël. Shumica e lëndëve të ngurta shfaqin veti elastike nën deformime të vogla.

Nëse një shufër, fundi i së cilës është i fiksuar, veprohet me një forcë përgjatë boshtit të saj, por drejt fundit të shufrës, atëherë ky trup do të pësojë deformim shtypës.

Kur shtriheni, merrni parasysh atë title=" Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="47" style="vertical-align: -4px;"> при сжатии .!}

Gjatë deformimit në tërheqje dhe shtypje, zona e prerjes tërthore të trupit ndryshon. Kur shtrihet zvogëlohet, kur ngjesh rritet. Megjithatë, për deformime të vogla ky efekt zakonisht neglizhohet.

Deformimi i prerjes është një lloj deformimi në të cilin zhvendosja e ndërsjellë e shtresave paralele të materialit ndodh nën ndikimin e forcave deformuese. Le të shqyrtojmë një paralelipiped të bërë prej gome, të rregullojmë bazën e tij të poshtme sipërfaqe horizontale. TE buza e sipërme bllok ne aplikojmë një forcë paralele me skajin e sipërm. Në këtë rast, shtresat e bllokut do të zhvendosen, duke mbetur paralele, skajet vertikale të paralelopipedit do të mbeten të sheshta dhe do të devijojnë nga vertikali me një kënd të caktuar.

Ligji i Hukut

Për deformime të vogla tërheqëse (kompresive) ndërmjet forcës deformuese (F) dhe zgjatjes absolute. Hooke vendosi lidhjen:

ku k është koeficienti i elasticitetit (ngurtësia).

Ligji i Hukut shpesh shkruhet ndryshe. Në këtë rast, prezantohet koncepti i tensionit ():

ku S është zona e prerjes tërthore të trupit (shkopi). Për deformime të vogla, sforcimi është drejtpërdrejt proporcional me zgjatjen relative:

ku E është moduli i thjeshtësimit ose moduli i Young, i cili është i barabartë me sforcimin që shfaqet në shufër nëse zgjatja relative e tij është e barabartë me unitetin (ose kur gjatësia e trupit dyfishohet). Në praktikë, përveç gomës, zgjatja e dyfishtë nuk mund të arrihet gjatë deformimit elastik. Moduli i Young përcaktohet duke përdorur shprehjen (5), në matjet e stresit dhe zgjatjes.

Koeficienti i elasticitetit dhe moduli i Young janë të lidhura si:

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi	Muri është i lartë m dhe i ndërtuar me tulla me dendësi prej . Cili është stresi në bazën e këtij muri?
Zgjidhje	Në problemin tonë, forca deformuese është forca e gravitetit, e cila ngjesh murin: Duke ditur dendësinë e tullës nga e cila është bërë, ne e gjejmë masën e murit si: ku S është zona e bazës së murit. Sipas përkufizimit, stresi () është i barabartë me raportin e madhësisë së forcës së deformimit (F) me zonën e prerjes kryq të trupit të deformuar: Le të zëvendësojmë masën anën e djathtë shprehja (1.2), marrim: Le të bëjmë llogaritjet:
Përgjigju	Pa

SHEMBULL 2