Elastiklik fiziki bədən deformasiyaya uğradıqda, yəni bədənin ölçüsü və forması dəyişdikdə baş verir. Bu qüvvə deformasiyanı yaradan qüvvəyə əks istiqamətə yönəldilir. Yay nümunəsindən istifadə edərək, elastik qüvvənin deformasiya miqdarı ilə necə əlaqəli olduğunu öyrənəcəyik. Elastik qüvvələrin meydana gəlməsinin səbəblərini də nəzərdən keçirək.
Yay sıxılmış, uzanmış, əyilmiş və ya bükülmüş ola bilər. Bu halların hər birində yayın formasını və ölçüsünü ilkin vəziyyətinə qaytarmağa meylli elastik qüvvələr yaranacaq. Əsas prinsipləri başa düşmək üçün yalnız xətti sıxılma və gərginliyi (ox boyunca X). Bükülmə və bükülmə deformasiyaları zamanı qüvvələri hesablamaq üçün daha mürəkkəb riyazi aparatın istifadəsi tələb olunur.
düyü. 1. Yayın gərginlik və sıxılma deformasiyaları.
Gərginləşdirilməmiş yayın ilkin uzunluğu L 0-a bərabərdirsə, kiçik deformasiyalar üçün eksperimental olaraq aşkar edilmiş Huk qanunu təmin edilir:
$ F_up = − k * Δх $ (1),
burada, yayın elastik qüvvəsi düsturunda:
Fup — yayın elastik qüvvəsi, N;
k—yayın sərtlik əmsalı, N/m;
Δx—deformasiya qiyməti (delta x), m.
Kiçik deformasiyaların böyüklüyü yayın başlanğıc uzunluğundan çox az olmalıdır:
düyü. 2. Robert Hukun portreti.
Elastik qüvvələrin mənşəyi molekulların və atomların elektromaqnit qarşılıqlı təsiri ilə bağlıdır. Yayın ölçüsü artdıqda (uzandıqda), qarşılıqlı cazibə qüvvələri ilkin ölçüləri bərpa etməyə "çalışırlar". Yay sıxıldıqda itələyici qüvvələr işə başlayır. Bədən deformasiya edilmədikdə, molekullar arasındakı məsafə cazibə və itələmə qüvvələrinin bərabərliyinə uyğun gəlir.
Yayların elastik xüsusiyyətləri qüvvə ölçən alətlərdə istifadə olunur. Tipik olaraq, bir dinamometr iki əsas hissədən ibarətdir: yay (elastik element) və bu cihaz məişət istifadəsi üçün nəzərdə tutulubsa, güc və ya kütlənin rəqəmsal dəyərləri çap olunan cihaz şkalası. Ölçülmüş qüvvə deformasiyaya uğramış və alət göstəricisini oxu şkalası boyunca hərəkət etdirən yaya tətbiq olunur.
düyü. 3. Yaylı dinamometrlər.
Hooke qanunu universal hesab edilsə də, onun tətbiq olunduğu deformasiya diapazonu müxtəlif cisimlər üçün çox fərqlidir. Məsələn, metal məftillərdə (düz) və çubuqlarda, Hooke qanununun hələ də qüvvədə qalacağı nisbi deformasiyanın maksimum dəyəri (Δx-nin L 0 nisbəti) 1% -dən çox deyil. Böyük deformasiyalarla materialların geri dönməz məhv edilməsi baş verir.
Beləliklə, biz öyrəndik ki, yayın elastik qüvvəsi cismin deformasiyasının miqdarı ilə düz mütənasibdir və yayın sürüşmə istiqamətinə əks istiqamətə yönəldilmişdir. Elastik qüvvələr molekulların və atomların elektromaqnit qarşılıqlı təsiri ilə əlaqələndirilir. Sıxıldıqda, eyni adlı elektrik yüklərinin itələmə mexanizmi işə salınır. Uzandıqda, fərqli yüklərin cəlb edilməsi mexanizmi işə başlayır.
Orta reytinq: 4.7. Alınan ümumi reytinqlər: 299.
gücelastiklik- bu gücdür bədən deformasiyaya uğradıqda meydana gələn və bədənin əvvəlki formasını və ölçüsünü bərpa etməyə çalışan.
Elastik qüvvə maddənin molekulları və atomları arasında elektromaqnit qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranır.
Yayın sıxılması və uzadılması nümunəsindən istifadə edərək deformasiyanın ən sadə versiyası hesab edilə bilər.
Bu şəkildə (x>0) — dartılma deformasiyası; (x< 0) - sıxılma deformasiyası. (Fx) - xarici qüvvə.
Deformasiyanın ən əhəmiyyətsiz, yəni kiçik olduğu halda, elastik qüvvə cismin hərəkət edən hissəciklərinin istiqamətinə əks olan və bədənin deformasiyasına mütənasib olan istiqamətə yönəldilir:
Fx = Fcontrol = - kx
Bu əlaqədən istifadə edərək eksperimental olaraq qurulmuş Huk qanunu ifadə edilir. Əmsal k adətən bədən sərtliyi adlanır. Bir cismin sərtliyi metr başına nyutonla (N/m) ölçülür və bədənin ölçüsündən və formasından, həmçinin cismin təşkil olunduğu materiallardan asılıdır.
Fizikada cismin sıxılma və ya gərginlik deformasiyasını təyin etmək üçün Huk qanunu tamam başqa formada yazılır. Bu halda nisbi deformasiya deyilir
Robert Huk
(18.07.1635 - 03.03.1703)
İngilis təbiətşünası, ensiklopedisti
münasibət ε = x/l . Eyni zamanda, gərginlik nisbi deformasiyadan sonra bədənin kəsişmə sahəsidir:
σ = F / S = -Fcontrol / S
Bu halda Huk qanunu aşağıdakı kimi tərtib edilir: gərginlik σ nisbi deformasiyaya mütənasibdir. ε . Bu düsturda əmsal E Young modulu adlanır. Bu modul gövdənin formasından və ölçülərindən asılı deyil, eyni zamanda, bədənin ibarət olduğu materialların xüsusiyyətlərindən birbaşa asılıdır. Müxtəlif materiallar üçün Young modulu kifayət qədər geniş diapazonda dəyişir. Məsələn, rezin üçün E ≈ 2·106 N/m2 və polad E ≈ 2·1011 N/m2 (yəni, beş böyüklük daha çox).
Daha mürəkkəb deformasiyaların baş verdiyi hallarda Huk qanununu ümumiləşdirmək olduqca mümkündür. Məsələn, əyilmə deformasiyasını nəzərdən keçirək. İki dayağa söykənən və əhəmiyyətli bir əyilmə olan bir çubuğu nəzərdən keçirək.
Dəstəyin (və ya asma) tərəfdən bu bədənə elastik bir qüvvə təsir edir, bu dəstək reaksiya qüvvəsidir; Cisimlər təmasda olduqda dəstəyin reaksiya qüvvəsi təmas səthinə ciddi şəkildə perpendikulyar yönəldiləcəkdir. Bu qüvvə adətən normal təzyiq qüvvəsi adlanır.
İkinci variantı nəzərdən keçirək. Bədən stasionar üfüqi bir masa üzərində yatır. Sonra dəstəyin reaksiyası cazibə qüvvəsini tarazlayır və şaquli olaraq yuxarıya doğru yönəldilir. Üstəlik, bədən çəkisi bədənin masa üzərində hərəkət etdiyi qüvvə hesab olunur.
Vahid Dövlət İmtahanı kodifikatorunun mövzuları: mexanikada qüvvələr, elastik qüvvə, Huk qanunu.
Bildiyimiz kimi, Nyutonun ikinci qanununun sağ tərəfində bədənə tətbiq olunan bütün qüvvələrin nəticəsi (yəni vektor cəmi) yerləşir. İndi biz mexanikada cisimlər arasında qarşılıqlı təsir qüvvələrini öyrənməliyik. Üç növ var: elastik qüvvə, cazibə qüvvəsi və sürtünmə qüvvəsi. Elastik qüvvə ilə başlayırıq.
Cismlərin deformasiyası zamanı elastik qüvvələr yaranır. Deformasiya- bu, bədənin forma və ölçüsündə dəyişiklikdir. Deformasiyalara gərginlik, sıxılma, burulma, kəsilmə və əyilmə daxildir.
Deformasiyalar elastik və ya plastik ola bilər. Elastik deformasiya ona səbəb olan xarici qüvvələrin təsiri dayandırıldıqdan sonra tamamilə yox olur, beləliklə bədən öz forma və ölçüsünü tamamilə bərpa edir. Plastik deformasiya xarici yük çıxarıldıqdan sonra (bəlkə də qismən) qalır və bədən artıq əvvəlki ölçüsünə və formasına qayıtmır.
Bədənin hissəcikləri (molekullar və ya atomlar) bir-biri ilə elektromaqnit mənşəli cazibə və itələmə qüvvələri ilə qarşılıqlı təsir göstərir (bunlar qonşu atomların nüvələri və elektronları arasında hərəkət edən qüvvələrdir). Qarşılıqlı təsir qüvvələri hissəciklər arasındakı məsafədən asılıdır. Əgər deformasiya yoxdursa, onda cəlbedici qüvvələr itələyici qüvvələrlə kompensasiya edilir. Deformasiya zamanı hissəciklər arasındakı məsafələr dəyişir və qarşılıqlı təsir qüvvələrinin balansı pozulur.
Məsələn, çubuq dartılan zaman onun hissəcikləri arasındakı məsafələr artır və cəlbedici qüvvələr üstünlük təşkil etməyə başlayır. Əksinə, çubuq sıxıldıqda hissəciklər arasındakı məsafələr azalır və itələyici qüvvələr üstünlük təşkil etməyə başlayır. Hər halda, deformasiyaya əks istiqamətə yönəlmiş və bədənin orijinal konfiqurasiyasını bərpa etməyə meylli bir qüvvə yaranır.
Elastik qüvvə cismin elastik deformasiyası zamanı yaranan və deformasiya prosesi zamanı cismin hissəciklərinin yerdəyişməsinə əks istiqamətə yönələn qüvvədir. Elastik gücü:
1. deformasiyaya uğramış cismin bitişik təbəqələri arasında hərəkət edir və hər bir təbəqəyə tətbiq olunur;
2. deformasiyaya uğramış cismin yan tərəfdən onunla təmasda olan cismə təsir edərək deformasiyaya səbəb olur və bu cisimlərin səthlərinə perpendikulyar təmas nöqtəsində tətbiq edilir (səciyyəvi nümunə dayaq reaksiya qüvvəsidir).
Plastik deformasiyalar zamanı yaranan qüvvələr elastik qüvvələr deyil. Bu qüvvələr deformasiyanın böyüklüyündən deyil, onun baş vermə sürətindən asılıdır. Belə qüvvələrin öyrənilməsi
məktəb proqramından çox kənara çıxır.
Məktəb fizikasında sapların və kabellərin uzanması, həmçinin yayların və çubuqların dartılması və sıxılması nəzərdə tutulur. Bütün bu hallarda elastik qüvvələr bu cisimlərin oxları boyunca yönəldilir.
Deformasiya deyilir kiçik, bədən ölçüsündə dəyişiklik orijinal ölçüsündən çox az olarsa. Kiçik deformasiyalarda elastik qüvvənin deformasiyanın böyüklüyündən asılılığı xətti olur.
Hooke qanunu . Elastik qüvvənin mütləq qiyməti deformasiyanın miqdarı ilə düz mütənasibdir. Xüsusilə, bir miqdarda sıxılmış və ya uzanan bir yay üçün elastik qüvvə düsturla verilir:
(1)
yayın sərtlik əmsalı haradadır.
Sərtlik əmsalı yalnız yayın materialından deyil, həm də onun forma və ölçüsündən asılıdır.
(1) düsturundan belə çıxır ki, elastik qüvvənin (kiçik) deformasiyaya qarşı qrafiki düz xəttdir (şəkil 1):
 |
| düyü. 1. Hooke qanunu |
Sərtlik əmsalı düz xəttin tənliyində bucaq əmsalıdır. Beləliklə, bərabərlik doğrudur:
bu düz xəttin absis oxuna meyl bucağı haradadır. Bu bərabərlik kəmiyyəti eksperimental olaraq taparkən istifadə etmək üçün əlverişlidir.
Bir daha vurğulayaq ki, elastik qüvvənin deformasiyanın böyüklüyündən xətti asılılığı haqqında Huk qanunu yalnız bədənin kiçik deformasiyaları üçün keçərlidir. Deformasiyalar kiçik olmağı dayandırdıqda, bu asılılıq xətti olmağı dayandırır və daha mürəkkəb forma alır. Müvafiq olaraq, Şəkildəki düz xətt. 1, bütün deformasiya dəyərlərindən asılılığı təsvir edən əyri xətti qrafikin yalnız kiçik bir başlanğıc hissəsidir.
Kiçik deformasiyaların xüsusi halda çubuqlar Huk qanununun ümumi formasını (1) aydınlaşdıran daha ətraflı düstur var.
Məhz, uzunluq və kəsik sahəsi olan bir çubuq uzanır və ya sıxılırsa
dəyərinə görə, elastiklik qüvvəsi üçün aşağıdakı düstur etibarlıdır:
Burada - Young moduluçubuq materialı. Bu əmsal artıq çubuğun həndəsi ölçülərindən asılı deyil. Müxtəlif maddələrin Young modulları istinad cədvəllərində verilmişdir.
Deformasiya (latınca Deformatio – təhrif) – xarici qüvvələrin təsiri altında bədənin forma və ölçüsündə dəyişiklik.
Bədənin müxtəlif hissələri fərqli şəkildə hərəkət etdiyi üçün deformasiyalar meydana gəlir. Bədənin bütün hissələri bərabər şəkildə hərəkət etsəydi, bədən həmişə orijinal formasını və ölçüsünü saxlayacaqdı, yəni. deformasiyasız qalacaqdı. Gəlin bir neçə nümunəyə baxaq.
Dartma və sıxılma deformasiyaları. Bir ucunda sabitlənmiş homojen çubuğa qüvvə tətbiq edilərsə Fçubuq istiqamətində öz oxu boyunca deformasiyaya məruz qalacaq burkulmalar. Dartma deformasiyası kabellər, kəndirlər, qaldırıcı qurğulardakı zəncirlər, avtomobillər arasındakı bağlar və s. Sabit bir çubuğa öz oxu boyunca çubuğa doğru bir qüvvə tətbiq edilərsə, o, təsir edəcəkdir sıxılma. Kompressiv deformasiya sütunlar, sütunlar, divarlar, bina bünövrələri və s. Uzandıqda və ya sıxıldıqda, bədənin kəsik sahəsi dəyişir.
Kəsmə deformasiyası. Kəsmə deformasiyası yaylarla birləşdirilmiş bir sıra paralel plitələrdən ibarət olan bərk cismin modelindən istifadə etməklə aydın şəkildə nümayiş etdirilə bilər (şək. 3). Üfüqi qüvvə F gövdənin həcmini dəyişmədən plitələri bir-birinə nisbətən hərəkət etdirir. Həqiqi bərk cisimlərdə kəsilmə deformasiyası zamanı həcm də dəyişmir. Körpü trusslarının hissələrini bağlayan pərçimlər və boltlar, dayaq nöqtələrindəki şüalar və s. kəsmə deformasiyasına məruz qalırlar. Kəsmə qayçı, çisel, kəsik, mişar dişləri və s. əməliyyatları zamanı baş verir.
Bükülmə deformasiyası. Polad və ya taxta hökmdarı əllərinizlə və ya başqa bir qüvvə ilə əymək asandır. Üfüqi vəziyyətdə yerləşən şüalar və çubuqlar, ağırlıq və ya yüklərin təsiri altında, əyilmək - əyilmə deformasiyasına məruz qalır. Bükülmə deformasiyası qeyri-bərabər gərginliyə və sıxılma deformasiyasına qədər azaldıla bilər. Həqiqətən, konveks tərəfdə (şəkil 4) material gərginliyə, konkav tərəfində isə sıxılmaya məruz qalır. Üstəlik, sözügedən təbəqə orta təbəqəyə nə qədər yaxındırsa KN, daha az gərginlik və sıxılma olur. Qat KN, gərginlik və ya sıxılma yaşanmayan, neytral adlanır. Qatlardan bəri AB Və CDən böyük gərginlik və sıxılma məlumatlarına tabedirlər, sonra onlarda ən böyük elastik qüvvələr yaranır (Şəkil 4-də elastik qüvvələr oxlarla göstərilmişdir). Xarici təbəqədən neytral təbəqəyə qədər bu qüvvələr azalır. Daxili təbəqə nəzərəçarpacaq deformasiyalara məruz qalmır və xarici qüvvələrə müqavimət göstərmir və buna görə də dizaynda artıqdır. Çubuqları borularla, çubuqları isə T şüaları ilə əvəz edərək, adətən çıxarılır (şək. 5). Təbiətin özü təkamül prosesində insanlara və heyvanlara ətrafların boru sümükləri bəxş etdi və dənli bitkilərin gövdələrini boru şəklində etdi, material qənaətini "quruluşların" möhkəmliyi və dəqiqliyi ilə birləşdirdi.
Burulma deformasiyası. Uclarından biri sabit olan çubuğa (şək. 6) çubuqun kəsik müstəvisində yatan bir cüt qüvvə təsir edərsə, o zaman burulur. Burulma deformasiyası deyilən şey baş verir.
Hər bir kəsişmə çubuqun oxu ətrafında müəyyən bir açı ilə digərinə nisbətən fırlanır. Bölmələr arasındakı məsafə dəyişmir. Beləliklə, təcrübə göstərir ki, burulma zamanı çubuq ortaq bir ox üzərində mərkəzləri olan sərt dairələr sistemi kimi təqdim edilə bilər. Bu dairələr (daha dəqiq desək, kəsiklər) sabit uca olan məsafədən asılı olaraq müxtəlif bucaqlarda fırlanır. Qatlar fırlanır, lakin müxtəlif açılarda. Lakin, bu halda, bitişik təbəqələr bütün çubuq boyunca bərabər şəkildə bir-birinə nisbətən fırlanır. Burulma deformasiyası qeyri-homogen kəsilmə hesab edilə bilər. Kəsmənin heterojenliyi çubuqun radiusu boyunca kəsmə deformasiyasının dəyişməsi ilə ifadə edilir. Oxda deformasiya yoxdur, lakin periferiyada maksimumdur. Çubuğun sabit ucundan ən uzaq ucunda fırlanma bucağı ən böyükdür. Bu burulma bucağı adlanır. Burulma bütün maşınların valları, vintlər, tornavidalar və s.
Əsas deformasiyalar dartılma (sıxılma) və kəsilmə deformasiyalarıdır. Əyilmə deformasiyası zamanı qeyri-bərabər gərginlik və sıxılma, burulma deformasiyası zamanı isə qeyri-bərabər kəsilmə baş verir.
Bərk cisim deformasiyaya uğradıqda onun kristal qəfəsin düyünlərində yerləşən hissəcikləri (atomlar, molekullar, ionlar) tarazlıq vəziyyətlərindən kənara çıxırlar. Bu yerdəyişmə, bu hissəcikləri bir-birindən müəyyən məsafədə saxlayan bərk cismin hissəcikləri arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvələri ilə qarşılanır. Buna görə də, hər hansı bir elastik deformasiya ilə bədəndə onun deformasiyasının qarşısını alan daxili qüvvələr yaranır.
Cismin elastik deformasiyası zamanı yaranan və deformasiya nəticəsində cismin hissəciklərinin yerdəyişmə istiqamətinə qarşı yönələn qüvvələrə deyilir. elastik qüvvələr.
Elastik qüvvələr bədənin ölçüsündə və formasında dəyişikliklərin qarşısını alır. Elastik qüvvələr deformasiyaya uğramış cismin istənilən bölməsində, eləcə də deformasiyaya səbəb olan cisimlə təmas nöqtəsində təsir göstərir. Məsələn, elastik deformasiyaya uğramış lövhənin tərəfdən D blokda İLƏüzərində uzanan elastik qüvvə hərəkət edir F nəzarət (şək. 7).
Elastik qüvvənin mühüm xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, o, cisimlərin təmas səthinə perpendikulyar yönəldilir və əgər söhbət deformasiyaya uğramış yaylar, sıxılmış və ya dartılmış çubuqlar, kordonlar, saplar kimi cisimlərdən gedirsə, onda elastik qüvvə onların cisimləri boyunca yönəldilir. baltalar. Birtərəfli gərginlik və ya sıxılma vəziyyətində elastik qüvvə xarici qüvvənin hərəkət etdiyi düz xətt boyunca yönəldilir və bədənin deformasiyasına səbəb olur, bu qüvvənin istiqamətinin əksinə və bədənin səthinə perpendikulyardır.
Bir dayaqdan və ya asmadan bədənə təsir edən qüvvə deyilir yer reaksiya qüvvəsi və ya asma gərilmə qüvvəsi . Şəkil 8-də cisimlərə dəstək reaksiya qüvvələrinin tətbiqi nümunələri göstərilir (qüvvə N 1 , N 2 , N 3 , N 4 və N 5) və asma gərginlik qüvvələri (qüvvə T 1 , T 2 , T 3 və T 4).
Xətti deformasiya(dartılma deformasiyası) – bədənin yalnız bir xətti ölçüsünün dəyişdiyi deformasiya.
Kəmiyyət baxımından xarakterizə olunur mütləq Δ l Və qohum ε uzanma.
\(~\Delta l = |l - l_0|\) ,
harada Δ l– mütləq uzanma (m); l Və l 0 – son və ilkin bədən uzunluğu (m).
\(~\varepsilon = \frac(\Delta l)(l_0)\) və ya \(~\varepsilon = \frac(\Delta l)(l_0) \cdot 100%\) ,
Harada ε – bədənin nisbi uzanması (%); Δ l– mütləq bədənin uzanması (m); l 0 – ilkin bədən uzunluğu (m).
Elastik qüvvə ilə cismin elastik deformasiyası (kiçik deformasiyalarda) arasında əlaqə Nyutonun müasiri, ingilis fiziki Huk tərəfindən eksperimental olaraq müəyyən edilmişdir. Birtərəfli gərginlik (sıxılma) deformasiyası üçün Huk qanununun riyazi ifadəsi formaya malikdir.
\(~F_(ynp) = k \cdot \Delta l\) , (1)
Harada F nəzarət – deformasiya zamanı bədəndə yaranan elastik qüvvənin modulu (N); Δ l– bədənin mütləq uzanması (m).
Əmsal kçağırdı bədənin sərtliyi – Huk qanununda deformasiyaya uğrayan qüvvə ilə deformasiya arasında mütənasiblik əmsalı.
Bahar sərtliyiədədi olaraq elastik deformasiyaya uğrayan nümunəyə onun vahid deformasiyasına səbəb olmaq üçün tətbiq edilməli olan qüvvəyə bərabərdir.
SI sistemində sərtlik metr başına nyutonla (N/m) ölçülür:
\(~[k] = \frac())([\Delta l])\) .
Sərtlik əmsalı gövdənin formasından və ölçüsündən, eləcə də materialdan asılıdır.
Hooke qanunu birtərəfli gərginlik (sıxılma) üçün aşağıdakı kimi tərtib edilir:
Cismin deformasiyası zamanı yaranan elastik qüvvə bu cismin uzanması ilə mütənasibdir.
Elastik deformasiyaya uğramış cismin vəziyyəti dəyəri ilə xarakterizə olunur σ , çağırdı mexaniki stress.
Mexanik gərginlik σ elastik qüvvə modulunun nisbətinə bərabərdir F bədənin kəsişmə sahəsinə nəzarət S:
\(~\sigma = \frac(F_(ynp))(S)\) .
Mexanik gərginlik Pa ilə ölçülür: [ σ ] = N/m 2 = Pa.
Müşahidələr bunu göstərir kiçik deformasiyalarda mexaniki gərginlik σ nisbi uzanma ε ilə mütənasibdir:
\(~\sigma = E \cdot |\varepsilon|\) . (2)
Bu düstur birtərəfli gərginlik (sıxılma) üçün Huk qanununun yazılması növlərindən biridir. Bu düsturda nisbi uzanma modul olaraq qəbul edilir, çünki həm müsbət, həm də mənfi ola bilər.
Proporsionallıq faktoru E Hooke qanunu adlanır elastik modul (Young modulu). Eksperimental olaraq müəyyən edilmişdir ki
Young modulu uzunluğu iki dəfə artırıldıqda bədəndə yaranmalı olan mexaniki gərginliyə ədədi olaraq bərabərdir.
Bunu sübut edək: Huk qanunundan biz tapırıq ki, \(~E = \frac(\sigma)(\varepsilon)\) . Əgər Young modulu Eədədi olaraq mexaniki gərginliyə bərabərdir σ , sonra \(~\varepsilon = \frac(\Delta l)(l_0) = 1\) . Sonra \(~\Delta l = l - l_0 = l_0 ; l = 2 l_0\) .
Young modulu Pa ilə ölçülür: [ E] = Pa/1 = Pa.
Elastik deformasiya zamanı demək olar ki, hər hansı bir cisim (rezindən başqa) uzunluğunu iki dəfə artıra bilməz: daha tez qırılacaq. Elastik modul nə qədər böyükdür E, çubuq nə qədər az deformasiya olarsa, digər şeylər bərabərdir ( l 0 , S, F). Beləliklə, Young modulu materialın gərginlik və ya sıxılma zamanı elastik deformasiyaya qarşı müqavimətini xarakterizə edir.
(2) şəklində yazılmış Huk qanunu asanlıqla (1) formasına endirilə bilər. Həqiqətən də, (2) \(~\sigma = \frac(F_(ynp))(S)\) və \(~\varepsilon = \frac(\Delta l)(l_0)\) ilə əvəz edərək əldə edirik:
\(~\frac(F_(ynp))(S) = E \cdot \frac(\Delta l)(l_0)\) və ya \(~F_(ynp) = \frac(E \cdot S)(l_0) \cdot \Delta l\),
burada \(~\frac(E \cdot S)(l_0) = k\) .
Dartma deformasiyasını öyrənmək üçün tədqiq olunan materialdan hazırlanmış çubuq xüsusi cihazlardan (məsələn, hidravlik pres) istifadə edərək gərginliyə məruz qalır və nümunənin uzanması və onda yaranan gərginlik ölçülür. Təcrübələrin nəticələrinə əsasən gərginlikdən asılılığın qrafikini çəkin σ nisbi uzanmadan ε . Bu qrafikə uzanma diaqramı deyilir (şək. 10).
Çoxsaylı təcrübələr göstərir ki, kiçik deformasiyalarda gərginlik olur σ nisbi uzanma ilə düz mütənasibdir ε (süjet OA diaqramlar) – Huk qanunu yerinə yetirildi.
Təcrübə göstərir ki, yük götürüldükdən sonra kiçik deformasiyalar tamamilə yox olur (elastik deformasiya müşahidə olunur). Kiçik deformasiyalarda Huk qanunu təmin edilir. Huk qanununun hələ də qüvvədə olduğu maksimum gərginliyə deyilir mütənasiblik həddiσ səh. Nöqtə uyğun gəlir A diaqramlar.
Dartma yükünü artırmağa və mütənasib həddi aşmağa davam etsəniz, deformasiya qeyri-xətti olur (xətt ABCDEK). Bununla birlikdə, kiçik qeyri-xətti deformasiyalarla, yükü götürdükdən sonra bədənin forması və ölçüləri praktiki olaraq bərpa olunur (bölmə AB qrafika sənəti). Hələ nəzərə çarpan qalıq deformasiyaların baş vermədiyi maksimum gərginlik deyilir elastik həddiσ yuxarı. Nöqtə uyğun gəlir IN diaqramlar. Elastik həddi mütənasiblik həddini 0,33%-dən çox olmayaraq aşır. Əksər hallarda onları bərabər hesab etmək olar.
Xarici yük bədəndə elastik həddi aşan gərginliklər yaranarsa, deformasiyanın xarakteri dəyişir (bölmə BCDEK). Yükü götürdükdən sonra nümunə əvvəlki ölçülərinə qayıtmır, lakin yük altından daha az uzanma ilə (plastik deformasiya) olsa da, deformasiya olunur.
Nöqtəyə uyğun gələn müəyyən bir gərginlik dəyərində elastik limitdən kənarda İLƏ diaqramlarda, uzanma yükü artırmadan praktiki olaraq artır (bölmə CD diaqram demək olar ki, üfüqidir). Bu fenomen deyilir materialın axıcılığı.
Yükün daha da artması ilə gərginlik artır (nöqtədən D), bundan sonra nümunənin ən az güclü hissəsində daralma (“boyun”) görünür. Kesiti sahəsinin azalması səbəbindən (nöqtə E) daha da uzanmaq üçün daha az gərginlik tələb olunur, lakin nəticədə nümunənin məhv edilməsi baş verir (nöqtə TO). Nümunənin uğursuzluğa tab gətirə biləcəyi ən böyük stress deyilir dartılma gücü . Onu işarə edək σ pch (bu nöqtəyə uyğundur E diaqramlar). Onun mənası materialın təbiətindən və emalından çox asılıdır.
Quruluşun məhv olma ehtimalını minimuma endirmək üçün mühəndis hesablamalar apararkən onun elementlərində materialın son gücünün yalnız bir hissəsi olacaq gərginliklərə icazə verməlidir. Onlara icazə verilən gərginliklər deyilir. Dartma gücünün icazə verilən gərginlikdən neçə dəfə çox olduğunu göstərən nömrə deyilir təhlükəsizlik faktoru. Təhlükəsizlik marjasını n ilə ifadə edərək, alırıq:
\(~n = \frac(\sigma_(np))(\sigma)\) .
Təhlükəsizlik faktoru bir çox səbəblərdən asılı olaraq seçilir: materialın keyfiyyəti, yükün xarakteri (statik və ya zamanla dəyişən), məhv olmaqdan yaranan təhlükə dərəcəsi və s. Təcrübədə təhlükəsizlik əmsalı 1,7-dən 10-a qədərdir.Düzgün təhlükəsizlik faktorunu seçməklə mühəndis strukturda icazə verilən gərginliyi müəyyən edə bilər.
İstənilən materialdan hazırlanmış cisim kiçik deformasiyalar zamanı özünü elastik kimi aparır. Eyni zamanda, demək olar ki, bütün cisimlər bu və ya digər dərəcədə plastik deformasiyaya məruz qala bilər. Kövrək bədənlər var.
Materialların mexaniki xüsusiyyətləri müxtəlifdir. Rezin və ya polad kimi materiallar nisbətən böyük gərginliklərə və deformasiyalara qədər elastik xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Polad üçün, məsələn, Hooke qanunu qədərdir ε = 1%, rezin üçün isə əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir ε , təxminən on faiz. Buna görə də belə materiallar deyilir elastik.
Yaş gildə, plastilində və ya qurğuşunda elastik deformasiya sahəsi kiçikdir. Kiçik yüklərin plastik deformasiyaya səbəb olduğu materiallar deyilir plastik.
Materialların elastik və plastikə bölünməsi əsasən ixtiyaridir. Yaranan gərginliklərdən asılı olaraq, eyni material ya elastik, ya da plastik kimi davranacaq. Beləliklə, çox yüksək gərginliklərdə polad plastik xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Bu, böyük yüklər yaradan preslərdən istifadə edərək polad məhsulların ştamplanması zamanı geniş istifadə olunur.
Soyuq polad və ya dəmiri çəkiclə vurmaq çətindir. Amma güclü qızdırıldıqdan sonra döymə yolu ilə onlara istənilən forma asanlıqla verilə bilər. Otaq temperaturunda plastik olan qurğuşun -100 °C-dən aşağı temperaturda soyuduqda aydın elastik xüsusiyyətlər əldə edir.
Təcrübədə böyük əhəmiyyət kəsb edən bərk cisimlərin xassəsidir kövrəklik. Bədən deyilir kövrək, kiçik deformasiyalarla çökərsə. Şüşə və çini məmulatları kövrəkdir: kiçik hündürlükdən belə yerə düşəndə parçalanır. Çuqun, mərmər və kəhrəba da artan kövrəkliyə malikdir. Əksinə, polad, mis və qurğuşun kövrək deyil.
Kövrək cisimlərin fərqli xüsusiyyətləri əlaqədən istifadə edərək ən asan başa düşülür σ -dan ε uzandıqda. Şəkil 11, a, b çuqun və poladın dartılma diaqramlarını göstərir. Onlar göstərir ki, çuqun cəmi 0,1% uzandıqda, onda təxminən 80 MPa gərginlik yaranır, poladda isə eyni deformasiya ilə cəmi 20 MPa.
düyü. on bir Çuqun 0,45% uzadıldıqdan sonra, demək olar ki, plastik deformasiyaya məruz qalmadan dərhal çökür. Onun dartılma gücü 1,2∙108 Pa-dır. Polad var ε = 0,45% deformasiya hələ də elastikdir və uğursuzluq baş verir ε ≈ 15%. Poladın dartılma gücü 700 MPa-dır.
Bütün kövrək materiallar üçün gərginlik uzanma ilə çox tez artır və çox kiçik deformasiyalarda uğursuz olur. Kövrək materialların plastik xüsusiyyətləri praktiki olaraq özünü göstərmir.
Vankoviç E. (11 “A” MGOL No 1), Şkrabov A. (11 “B” MGOL No 1).
Elastik qüvvə həmişə bədənin deformasiyasının nəticəsidir. Bu qüvvə həmişə deformasiyaya uğramış cismi ilkin vəziyyətinə qaytarmağa çalışır. Elastik qüvvə nədir və hansı şəraitdə yaranır?
Elastik qüvvə cisimlər deformasiyaya uğradıqda, məsələn, yay uzandıqda və ya sıxıldıqda meydana gəlir. Deformasiya bədənin forma və ölçüsündə dəyişiklikdir.
düyü. 1. Yayın deformasiyası zamanı elastik qüvvə.
Bədənin deformasiyası yox olarsa, elastik qüvvə də yox olacaq
Elastik qüvvələrin səbəbi bütün cisimləri təşkil edən hissəciklər (molekullar və ya atomlar) arasındakı cazibə və itələmə qüvvələridir. Əgər hissəciklər arasındakı məsafəni bir qədər artırsanız, qarşılıqlı təsir qüvvələri onların arasında cazibə qüvvələrinə çevrilir. Əgər hissəciklər arasındakı məsafə bir qədər azalarsa, itələyici qüvvələrə çevrilirlər. Bədənə təsir edən elastik qüvvə bədənin deformasiyası ilə aşağıdakı kimi əlaqələndirilir:
harada F ex. – elastik qüvvənin modulu, x – cismin uzanması (bədənin ilkin uzunluğunun dəyişdiyi məsafə), k – yayın sərtliyi adlanan mütənasiblik əmsalı, N/m ilə ölçülür. Bu elastik qüvvə düsturu Huk qanununun ifadəsi kimi xidmət edir. Huk qanununun tərifi aşağıdakı kimi ifadə edilir: cismin deformasiyası zamanı yaranan elastik qüvvə cismin uzanmasına mütənasibdir və deformasiya zamanı cismin hissəciklərinin digər hissəciklərə nisbətən hərəkətinin əksinə yönəlir.
düyü. 2. Formula Huk qanunu.
Elastik qüvvə ilə uzanma arasındakı birbaşa mütənasib əlaqə dinamometrlərdə - gücü ölçmək üçün cihazlarda istifadə olunur. Elastik qüvvələr texnologiyada və təbiətdə işləyir: saat mexanizmlərində, nəqliyyatda amortizatorlarda, iplərdə və kabellərdə, insan sümüklərində və əzələlərində.
Elastik qüvvələrə dəstəyin reaksiya qüvvəsi və bədən çəkisi daxildir. Bədəndəki dəstəyin tərəfində olan reaksiya qüvvəsi (N) bədən hansısa səthə (dəstək) qoyulduqda baş verir.
Əgər cisim sap üzərində asılmışdırsa, bu eyni qüvvəyə ipin gərginlik qüvvəsi (T) deyilir.
Elastik qüvvə bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir:
Bədən çəkisi (P) bədənin Yerə cəlb edilməsi səbəbindən üfüqi bir dayağa və ya şaquli asma üzərində hərəkət etdiyi qüvvədir.
Bədən çəkisi P hərfi ilə işarələnir və Nyutonla ölçülür.
Əgər cismin dayağı üfüqi və hərəkətsizdirsə, onda belə cismin çəkisi ədədi olaraq bu cismə təsir edən cazibə qüvvəsinə bərabərdir və P=mg-ə bərabərdir.
Əgər cisim a sürətlənməsi ilə yuxarıya doğru hərəkət edirsə, bu cismin çəkisi istirahətdə olan bədənin çəkisindən böyükdür və $P=(g+a)m$-a bərabərdir.
Əgər cisim a sürəti ilə aşağıya doğru hərəkət edərsə, onun çəkisi $P =(g-a)m$
Bədənin sürətlənməsi və cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi bərabər olduqda, bədənin çəkisi sıfırdır. Bu çəkisizlik vəziyyətidir.
düyü. 3. Elastik qüvvəni digər qüvvələrlə müqayisə edən cədvəl.
“Elastiklik” mövzusu fizikanın bir elm kimi biliyində mühüm mərhələdir. Elastik qüvvələr cismin elastik deformasiyası zamanı yaranan və deformasiya zamanı hissəciklərin yerdəyişməsinə əks istiqamətə yönələn qüvvələrdir. Bədənin deformasiyası olmadan elastiklik qüvvəsi mövcud deyil. Elastik qüvvələrə dəstəyin reaksiya qüvvəsi və bədən çəkisi də daxildir.
Orta reytinq: 4.4. Alınan ümumi reytinqlər: 92.
