WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

«З.С. САЗОНОВА, Т.М. ТКАЧЕВА, Н.В.ЧЕЧЕТКИНА Методические указания к лабораторным работам по курсу Концепции современного естествознания Силы в природе Москва 2007 ...»

-- [ Страница 1 ] --

МОСКОВСКИЙ

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

З.С. САЗОНОВА, Т.М. ТКАЧЕВА, Н.В.ЧЕЧЕТКИНА

Методические указания

к лабораторным работам по курсу

"Концепции современного естествознания"

Силы в природе

Москва 2007

МОСКОВСКИЙАВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Утверждаю Зав. кафедрой инженерной педагогики академик В.М. Жураковский “15” февраля 2007 г.

З.С.САЗОНОВА, Т.М. ТКАЧЕВА, Н.В.ЧЕЧЕТКИНА Методические указания к лабораторным работам по курсу "Концепции современного естествознания" Силы в природе МОСКВА УДК 57(07) ББК 20.Я Методические указания написаны в соответствии с государственным образовательным стандартом Российской Федерации и предназначены для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 521600 «Экономика».

Методические указания содержат описания лабораторнопрактических работ по курсу «Концепции современного естествознания».

©Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет), Лабораторная работа № “Вычисление жесткости и модуля Юнга резинового шнура” Введение Мерой взаимодействия тел или частиц, из которых состоят тела, является сила. Понятие силы первоначально возникло из оценки мышечного напряжения. Чтобы поднять камень, сдвинуть лодку, натянуть тетиву лука и т. д., требуется некоторое напряжение мышц, различное в разных случаях. Степень этого напряжения и оценивалась силой. Иногда и сейчас слово «сила» применяется в своем первоначальном смысле: «сильный человек», «сделать отчаянное усилие», «у меня силы на исходе» и т. д.

Затем люди убедились, что понятие «сила» может быть использовано и для характеристики воздействия одних тел на другие.

Так появились понятия «сильный ветер», «сильное течение», «сильный удар» как характеристики внешних воздействий, равносильных мышечному усилию.

Результатом взаимодействия тел является либо деформация (изменение размеров или формы тела), либо ускорение (изменение величины или направления скорости). Конечно, не исключено, что одновременно могут возникнуть и деформация, и ускорение.

Каждое из этих проявлений силы может быть использовано для ее измерения. Однако измерить величину деформации часто значительно проще, чем ускорение. Поэтому основной деталью прибора для измерения сил – динамометра (от латинского dynamis – сила) – является пружина, степень деформации которой зависит от величины измеряемой силы.

В механике часто используется модель абсолютно твердого тела – неизменяемая система материальных точек. Все реальные тела деформируемы.

Деформацией твердого тела называется изменение его размеров и объема, сопровождающееся чаще всего изменением формы тела. В некоторых случаях (всестороннее сжатие или растяжение) форма тела сохраняется. Деформации вызываются изменением температуры или внешними силовыми воздействиями.

При деформациях происходят смещения частиц, находящихся в узлах кристаллических решеток твердых тел, из первоначальных положений равновесия в новые. Этому препятствуют силы взаимодействия между частицами, вследствие чего в деформированном теле возникают внутренние упругие силы, которые уравновешивают внешние силы, приложенные к телу.

Когда к твердому телу приложены внешние силы, то одни частицы в кристалле смещаются относительно других. В этом и состоит явление деформации тел. Так как при этом изменяются взаимное расположение частиц и их взаимные расстояния, то это приводит к изменению формы тела или его объема, или того и другого. Впрочем, деформация, связанная с изменением объема, возможна не только у твердых, но и у жидких и газообразных тел:

расширение и сжатие и есть деформации с изменением объема.

Изменения взаимного расположения частиц и их взаимных расстояний вызывают появление сил упругости, направленных так, что они как бы стремятся восстановить первоначальную форму и объем, а значит, и первоначальную конфигурацию частиц. Эти силы действуют как внутри деформируемого тела, между его частями, так и на другие тела, соприкасающиеся с ними, и направлены против внешних сил, вызвавших движение частиц. Если тело, несмотря на действие внешней силы, не получает ускорения, то силы упругости уравновешивают внешние силы, называемые нагрузкой. В этом случае деформации называются статическими. Их мы и будем рассматривать. Кроме этого, мы будем рассматривать статические деформации, возникающие в однородной и изотропной среде. Среда называется однородной, если все её точки физически равноправны.

Среда называется изотропной, если все направления в ней физически равноправны.

Упругой называется деформация, которая исчезает после прекращения действия вызывающей ее силы. При этом происходят “обратимые” смещения частиц из новых положений равновесия в кристаллической решетке в прежние.

Неупругие деформации твердого тела, сопровождающиеся необратимой перестройкой его кристаллической решетки, называются пластическими. Все твердые тела могут быть деформированы и упруго, и пластически в зависимости от величины приложенных сил.

При достаточно малых силах твердые тела деформируются упруго.

Очевидно, что в деталях различного рода технических сооружений, машин и т. д., предназначенных для длительной работы, допускаются только упругие деформации.



Соотношение между величиной деформации и силами, которые из-за нее возникают (или, что то же, внешними силами, которым они по абсолютному значению равны), определяется законом Гука 1, который кратко может быть выражен так: сила пропорциональна деформации. Чтобы выразить этот закон в количественной форме, нужно условиться о том, какими величинами характеризуются деформации и силы.

Опыт показывает, что если в деформированном теле выделить некоторую произвольную поверхность, то деформация определяет не силу, действующую на эту поверхность, а отношение этой силы к площади поверхности. Это отношение называется напряжением.

Напряжением на некотором бесконечно малом элементе деформированной поверхности dS называется векторная физическая величина, равная:

где dF – упругая сила, действующая на элемент dS.

Часто величину напряжения определяют по формуле Роберт Гук (1635 – 1703 гг.), английский естествоиспытатель, разносторонний ученый и экспериментатор, архитектор. Открыл (1660 г.) закон, названный его именем. Высказал гипотезу тяготения. Сторонник волновой теории света. Улучшил и изобрел многие приборы. Установил (совместно с Х. Гюйгенсом) постоянные точки термометра. Усовершенствовал микроскоп и установил клеточное строение тканей, ввел термин «клетка».

и говорят, что напряжение – это величина, численно равная силе, приходящейся на единицу площади сечения тела. Измеряется напряжение в Паскалях (Па). 1 Па = 1 Н/м2.

Напряжение называется нормальным, если сила нормальна (перпендикулярна) к поверхности dS, и касательным, если сила касательна к этой поверхности. В общем случае могут быть обе составляющие.

Мерой деформации являются:

абсолютная деформация А=А-А0, равная разности между величиной А, характеризующей размеры и форму деформированного тела и величиной А0, характеризующей размеры и форму недеформированного тела;

относительная деформация, равная отношению абсолютной деформации A к значению величины А0, характеризующей размеры или форму недеформированного тела Закон Гука: напряжение при упругой деформации тела пропорционально относительной деформации :

Закон Гука справедлив в определенном диапазоне изменения относительных деформаций. Напряжение, при котором нарушается пропорциональность между напряжением и относительной деформацией, называется пределом пропорциональности.

Всякая сила, приложенная к поверхности тела, может быть разложена на две составляющие: одну – перпендикулярную к поверхности и другую – параллельную. В соответствии с этим деформации, которые может испытывать твердое тело под действием приложенной нагрузки, сводятся к двум основным видам.

Перпендикулярная к поверхности сила вызывает деформацию, называемую растяжением или сжатием. Этот вид деформации характеризуется тем, что изменяется объем, но не изменяется форма тела. Параллельная поверхности составляющая внешней силы создает деформацию сдвига. При деформации сдвига изменяется форма тела, но не изменяется объем тела.

Если составляющая напряжения, параллельная поверхности, равна нулю, то возможна только деформация чистого растяжения или сжатия. Если равна нулю нормальная составляющая напряжения, то деформация может быть чистым сдвигом.

Кроме рассмотренных основных видов деформаций часто встречаются и играют большую роль еще два вида деформаций:

кручение и изгиб. Первый из них сводится к деформации сдвига, a второй к деформациям растяжения и сжатия.

Одностороннее растяжение и сжатие. Это такая деформация, при которой происходит изменение только одного линейного размера тела. Примером такой деформации может служить растягивание цилиндрического стержня или резинового шнура.

Пусть цилиндрический стержень, имеющий длину l0 и площадь поперечного сечения S, подвергается действию силы F, направленной параллельно оси стержня как показано на рис. 1. Под действием этой силы длина стержня увеличивается на некоторую величину l=l-l0 (если изменить направление сил на обратное, то длина не увеличивается, а уменьшается). Но это удлинение l не может быть принято за характеристику деформации. Ведь сила действует на каждую единицу длины стержня, поэтому общее удлинение будет зависеть от длины l0 и, таким образом, будет определяться не только действующим напряжением, но и первоначальной длиной образца l0.

За количественную меру деформации одностороннего растяжения (сжатия) принимают относительную деформацию – отношение абсолютной деформации l к первоначальной длине стержня l Относительная деформация не зависит от первоначальной длины стержня.

Знание величины относительной деформации позволяет определить удлинение любой отдельно взятой части тела. Пользуясь такой характеристикой деформации одностороннего растяжения (сжатие означает только изменение знака деформации при изменении направления силы), можно записать закон Гука в виде Величина E называется модулем Юнга 2 или модулем упругости и является одной из основных характеристик упругих свойств материала, из которого изготовлено твердое тело. Его размерность совпадает с размерностью давления (Па = Н/м2). Модуль Юнга характеризует способность материала сопротивляться упругому изменению формы и размеров тела при приложении внешних сил.

Модуль Юнга – величина табличная.

Из школьного курса физики известна другая форма закона Гука Здесь l — изменение длины под действием силы F, k – коэффициент упругости или жесткость. Из сравнения двух формул для закона Гука получим выражение, связывающее жесткость с модулем Юнга, Юнг Томас (1773 – 1829 гг.) – английский ученый, член Лондонского королевского общества, член Парижской академии наук. Учился в Лондонском, Эдинбургском и Геттингенском университетах.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
 



Похожие работы:

«МЕНЕДЖМЕНТ И МАРКЕТИНГ В РАЗЛИЧНЫХ СФЕРАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УФА 2013 УДК 005+339.1 ББК 65.290-2 Менеджмент и маркетинг в различных сферах деятельности: Сборник научных трудов / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа: УГАТУ, 2013. – 409с. В сборнике освещаются основные проблемы менеджмента и маркетинга в различных сферах деятельности. В подготовке сборника приняли участие 56 преподавателей, магистрантов, аспирантов, докторантов, соискателей и студентов кафедры менеджмента и маркетинга. Ответственные...»

«СТРАТЕГИЯ развития геологической отрасли до 2020 года Москва 2009 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ. 9 2.1. Структура геологической отрасли 2.2. Информационно-аналитическое обеспечение геологической отрасли 2.3. Научно-техническое обеспечение геологической отрасли. 15 2.4. Кадровое обеспечение геологической отрасли 3. ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ 3.1. Стратегическая...»

«ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ ББК 3281 А 58 УДК 608 Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. радио, 1979.- Кибернетика. Творчество изобретателей издавна связано с представлениями об озарении, случайных находках и прирожденных способностях. Однако современная научно-техническая революция вовлекла в техническое творчество миллионы людей и остро поставила проблему повышения эффективности творческого мышления. Появилась теория решения...»

«Конспект лекций по дисциплине КЕЙТЕРИНГ специальности  100106  ­  Организация обслуживания в общественном п.demo направления 100100 – Сервис всех  форм  обучения  среднетехнического факультета Разработал: преподаватель  кафедры ТПОП _ А.А. Ефимкин Рассмотрено и утверждено на заседании  кафедры ТПОП протокол № _ от   2011 г. Зав.кафедры ТПОП.demo 2 Кемерово 2011 ОГЛАВЛЕНИЕ: Введение.  Появление  и  развитие кейтеринга. Кейтеринг в России. Лекция 1 Понятие кейтеринга....»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ МОСКОМАРХИТЕКТУРА РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ВИТРИН ПРЕДПРИЯТИЙ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО РЫНКА УСЛУГ 2003 ПРЕДИСЛОВИЕ 1. РАЗРАБОТАНО Московским научно-исследовательским институтом типологии, экспериментального проектирования (инж. Добровольский А.Н., инж. Лапшин А.Ю.), Научнопроизводственным объединением Юнисвет-99 (канд. технических наук Петров В.И., инж. Евстегнеев В.В., инж. Машкин М.В., инж. Котова Е.Ю.), Департаментом потребительского...»

«ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ Ульяновск 2007 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет Л. М. Арутюнова, Е. В. Пирогова ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ Учебное пособие Ульяновск 2007 1 УДК 33 (075) ББК 65.050я7 А 86 Рецензенты: начальник отдела Управления главного конструктора ЗАО Авиастар СП Н. Х. Долотказин; директор филиала ГОУ ВПО ПАГС им. П. А. Столыпина Ваховский В. В. Утверждено...»

«Ведение Стремительность происходящих перемен в социально-экономической и политической жизни России, динамичность процессов трансформации экономики в переходный период характеризуются не только развитием качественно новых товарно-денежных отношений, формированием всесторонней рыночной инфраструктуры, но и интенсивными научными изысканиями для объяснения и решения множества возникших проблем. Рыночные преобразования в нашей стране привели к появлению в отечественной экономической науке и...»

«ЭКОНОМИЧЕСКИЙ Distr. GENERAL И СОЦИАЛЬНЫЙ СОВЕТ ECE/EB.AIR/WG.1/2008/3 9 July 2008 RUSSIAN Original: ENGLISH ЕВРОПЕЙСКАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ПО КОНВЕНЦИИ О ТРАНСГРАНИЧНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ВОЗДУХА НА БОЛЬШИЕ РАССТОЯНИЯ Рабочая группа по воздействию Двадцать седьмая сессия Женева, 24-26 сентября 2008 года Пункт 4 предварительной повестки дня ПОСЛЕДНИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБНОВЛЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ СОВМЕСТНЫЙ ДОКЛАД МЕЖДУНАРОДНЫХ СОВМЕСТНЫХ ПРОГРАММ, ЦЕЛЕВОЙ ГРУППЫ ПО...»

«ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ XXVI съезд КПСС выдвинул среди других задачу технического перевооружения производства, быстрейшего создания и повсеместного внедрения принципиально новой техники и материалов. В решении этой задачи важная роль принадлежит современной Микроэлектронике. В планах экономического развития нашей страны указан ряд важнейших технических областей, таких как, например, Встроенные системы автоматического управления, где уже сегодня должна широко внедряться самая современная...»

«ПЛАН МЕРОПРИЯТИЙ ФБОУ ВПО Волжская государственная академия водного транспорта на 2013 год по реализации стратегической программы 2012-2015 гг. Нижний Новгород 2013 Содержание: 1. Цель и задачи 3 2. План образовательной деятельности и профориентационной работы 5 3. План развития научной деятельности 9 4. План развития инновационной деятельности 10 5. План переподготовки и повышения квалификации руководителей и 11 специалистов водного транспорта 6. План развития воспитательной деятельности 16 7....»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.