Бінарне заняття-флешмоб "Властивості твердих тіл"

Про матеріал

Методична розробка бінарного заняття (флешмоб) з дисципліни «Технічна механіка» та предмету «Фізика» із використанням інноваційних форм і методів

Перегляд файлу

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СЛОВ’ЯНСЬКИЙ ЕНЕРГОБУДІВНИЙ ТЕХНІКУМ

ВІДКРИТЕ БІНАРНЕ ЗАНЯТТЯ

З ФІЗИКИ ТА ТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ

ЗА ТЕМОЮ

«ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ»

Розробили: викладач вищої категорії

В.Б. Коростельова

(Протокол № 5 від 02.12.2019); викладач вищої категорії Н.Ю. Перепелиця

(Протокол № 4 від 13.11.2019)

2019

Методична розробка відкритого бінарного заняття (флешмоб) з дисципліни «Технічна механіка» та предмету «Фізика» з використанням інноваційних форм і методів

Укладачі:

Коростельова В.Б., викладач вищої кваліфікаційної категорії Слов’янського енергобудівного технікуму;

Перепелиця Н.Ю., викладач вищої кваліфікаційної категорії

Слов’янського енергобудівного технікуму

Рецензенти:

Пєшков В.І., викладач вищої кваліфікаційної категорії, заступник директора з навчальної роботи Слов’янського енергобудівного

технікуму;

Балабаєва О.О., викладач вищої кваліфікаційної категорії, викладач ВСП НАУ СКНАУ, голова РМО викладачів фізики та астрономії

У методичній розробці викладено методику проведення бінарного заняття (флешмобу) з технічної механіки та фізики з використанням інноваційних технологій (кросворд, пошукові проекти, мультимедійна презентація)

Для викладачів закладів передфахової вищої освіти

Розглянуто та схвалено на засіданнях циклових комісій природничоматематичних (Протокол № 5 від 02.12.2019) та будівельних дисциплін (Протокол № 4 від 13.11.2019)

Рецензія на методичну розробку відкритого бінарного семінарського заняття за темою «Властивості твердих тіл» з предмету «Фізика» та дисципліни «Технічна механіка»

Проблема інтеграції навчального матеріалу в процесі підготовки спеціалістів важлива і сучасна, як для теорії, так і для практики. Її актуальність обумовлена новими вимогами щодо підготовки майбутніх фахівців, а також динамічними процесами в сфері науки, техніки та виробництва. В даний час освіта спрямована на формування освіченої, інтелектуально розвинутої особистості майбутнього спеціаліста з розумінням глибини зв’язків явищ та процесів професійної діяльності.

Для кращого засвоєння матеріалу, активізації пізнавальної діяльності викладачі використовують різноманітні методи і прийоми, разом із студентами проводять пошуково-дослідницьку роботу, відео та аудіо матеріали, форму заняття – флешмоб,

Заняття за обраною темою та методикою розвиває у студентів творче мислення, вміння працювати в групах, індивідуально з різними джерелами інформації. Студенти вчаться представляти результати своєї роботи, робити висновки. Під час бінарного заняття студенти повторили, узагальнили, систематизували знання з певних розділів фізики та технічної механіки.

Сучасні освітні технології саме розраховані на розвиток інтелектуально й соціально компетентної особистості, здатної мислити творчо, застосовувати набуті знання в нестандартних ситуаціях, самостійно і неординарно розв’язувати проблемні питання, задачі тощо.

Отже, сучасний підхід до викладання предмету природничо-математичного циклу та дисципліни будівельної спрямованості передбачає використання інтерактивних технологій, міжпредметних зв’язків, творче поєднання методів і прийомів в структурі конкретного заняття.

Заступник директора з навчальної роботи

Слов’янського енергобудівного

технікуму В.І. Пєшков

Рецензія на методичну розробку відкритого бінарного семінарського заняття за темою «ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ» з предмету «Фізика» та дисципліни «Технічна механіка»

Дана методична розробка висвітлює методику проведення бінарного заняття з технічної механіки та фізики за темою «Властивості твердих тіл». Обрана тема є достатньо актуальною, тому що питання, які опрацьовуються на занятті, охоплюють певні спільні поняття та твердження не тільки з точки зору фізики, а й технічної механіки як спецдисципліни.

Теоретичний матеріал тісно пов’язаний з практичними проблемами і завданнями, методи і засоби його опрацювання відповідають сучасному рівню розвитку науки. Розподіл навчального матеріалу в методичній розробці відповідає поставленій меті, плану і тематиці заняття. Тема викладається із використанням наукової термінології з предметів природничоматематичного та дисциплін будівельного циклів.

Виховна мета методичної розробки реалізується шляхом використання різноманітних прийомів, методів проведення семінарського заняття, постановкою навчальних завдань таким чином, щоб забезпечити формування уважності, охайності, відповідальності за результати своєї роботи, точності, вміння працювати самостійно та в колективі, дискутувати.

Методична розробка логічно та послідовно побудована, оформлена у повній відповідності до сучасних вимог. Автори подають обґрунтування теми, організаційнометодичні вказівки, зазначають мету (методичну, дидактичну, навчальну, виховну), розгорнутий план-конспект семінарського заняття, враховують міжпредметні зв’язки, вказують літературні джерела, за допомогою яких складено методичну розробку.

Тема висвітлена достатньо повно, написана доступною мовою. Матеріал розміщено у вигляді органічно поєднаних частин, які наочно розкривають нестандартну систему роботи викладачів. Також реалізовується принцип комп’ютерної візуалізації навчальної інформації шляхом використання презентацій, відео, що дає змогу активізувати пізнавальну діяльність студентів та використовувати інформаційні технології для вирішення експериментальних і практичних завдань у галузі професійної діяльності.

Надана творча робота має практичну цінність для викладачів спеціальних і професійно-орієнтованих предметів та дисциплін, тому що форми, методи і рекомендації, викладені в ньому, можуть бути використані ними в процесі підготовки і проведення занять.

Голова РМО викладачів фізики та астрономії,

викладач ВСП НАУ СКНАУ,

спеціаліст вищої категорії О.О. Балабаєва Бінарне семінарське заняття з технічної механіки та фізики за темою «Властивості твердих тіл»

(флешмоб)

1. Вступ………………………………………………………………………..…4

2. Зміст. Обґрунтування теми………………………………………..................5

3. Організаційно-методичні вказівки з теми……………………………….….6

3.1 Методична, дидактична (навчальна, розвивальна), виховна мета…….…6

4. Схема (план заняття), зміст і хід заняття…………………………………....8

5. Розгорнутий план-конспект семінарського заняття………...…………......10

5.1 Організаційна частина……………………………………………………...10

5.2 Актуалізація опорних знань ………………………………………….........10

5.3 Вивчення теми заняття. Флешмоб. Мотивація навчальної діяльності ...13

5.4Закріплення знань, умінь і навичок…......………………………………… 23

5.5 Підсумок заняття …...............................………………………………........24

5.6. Домашнє завдання ………………………………………………………....24

6. Висновки щодо проведення семінарського заняття……………………… 25

7. Додатки…………………………………………………………………….... 26

8. Висновки……………………………………………………………….......... 46

9. Список використаної літератури…………………………………………... 48

1. Вступ

Двадцять перше століття кидає виклик усьому, що нас оточує. Людство сьогодні перебуває в технологічній фазі науково-технічної революції, коли стрімко змінюється техніка й технології, і щоб встигнути за запаморочливими новинками, щоб не відчувати себе викинутим за борт сучасного життя, треба постійно вчитися.

Вимоги сучасної концепції фізичної та технічної освіти, перевантаження інформаційного простору, важкість сприйняття матеріалу і значна його формалізація, приводять до зниження інтересу студентів під час занять та й навчання в цілому. Ці фактори змушують викладачів шукати нові, більш раціональні засоби, прийоми і методи навчання, орієнтовані на індивідуальну, колективну і групову форми роботи студентів.

Ефективним засобом підвищення пізнавального інтересу студентів до природничих і спеціальних дисциплін є інтеграція навчальних занять з метою створення умов для ефективного засвоєння різноманітного навчального матеріалу. Виходячи із зазначеного, доречно впроваджувати у навчальний процес інтегровані педагогічні технології, які можливо реалізувати на практиці під час проведення бінарних занять.

Бінарні заняття дозволяють інтегрувати знання з різних галузей для вирішення певної спільної проблеми, розкривають єдину картину світу, а також цілісне уявлення про природу, процеси та явища в ній, дають можливість застосовувати отримані знання на практиці, сприяють оптимізації навчально-виховного процесу, підвищують зацікавленість студентів і розширюють можливості для їх самовираження і самовдосконалення. Впровадження бінарних занять дозволяє збагатити навчальний процес за змістом і формою , а також реалізувати на практиці пріоритетні напрями державної політики щодо розвитку вищої освіти :

• особистісну орієнтацію вищої освіти ;

• формування національних і загальнолюдських цінностей ;

• постійне підвищення якості освіти, оновлення її змісту та форм організації навчально - виховного процесу ;

• впровадження освітніх інновацій та інформаційних технологій .

2. Зміст. Обґрунтування теми

Сучасні педагогічні технології є синтезом досягнень педагогічної науки і практики. В рамках інтегрованої освітньої технології найбільш цікавими являються бінарні заняття як одна із форм реалізації зв’язків між предметами та дисциплінами, професійними модулями.

Бінарні заняття допомагають в розв’язанні наступних задач:

- співпраця педагогів та згуртування колективу;

- формування міжпредметних зв’язків;

- розширення кругозору студентів і педагогів;

- засіб підвищення мотивації до вивчення предметів і дисциплін;

- розвиток комунікативних навичок, винахідливості, творчості і т.д.

Проведення бінарних занять доцільно в професійній освіті, наприклад, з дисципліни «Технічна механіка» та «Фізика» за спеціальністю «Будівництво та цивільна інженерія», так як професійні знання майбутніх спеціалістів формуються в комплексі. Подібні заняття захоплюючі і незвичайні, підвищують потенціал студентів, допомагають знайти й осмислити причинно-наслідкові зв’язки, розвивають логічне мислення, комунікативні здібності і т. ін. В свою чергу, педагоги мають можливість творчої самореалізації при формуванні професійних компетенцій студентів.

Курс фізики загальноосвітньої школи включає розділи, вивчення і розуміння яких вимагає розвиненого образного мислення, уміння аналізувати, порівнювати, робити висновки. Насамперед мова йде про такі розділи, як «Механіка» і

«Молекулярна фізика». У закладах передфахової вищої освіти для спеціалізації «Будівництво теплових і атомних електростанцій» більш детальним і поглибленим вивченням вищезазначених розділів фізики є дисципліна «Технічна механіка», яка служить базою для подальших спеціальних дисциплін, дає основоположні уявлення про роботу різних будівельних конструкцій і методах їх розрахунку на зовнішні впливи.

3. Організаційно-методичні вказівки з теми

Готуючись до семінарського заняття, викладачі беруть за основу програми для закладів передфахової вищої освіти, які здійснюють підготовку молодших спеціалістів на основі базової загальної середньої освіти, затвердженої директором СЕБТ у 2018 році.

Педагогіка співробітництва найбільше відповідає принципам гуманізації та демократизації освіти, активізує пізнавальну діяльність студентів, забезпечує партнерство викладача й студента, допомагає розв’язати суспільно та особистісно найважливіші навчальні й життєві проблеми. За такого підходу студент є співавтором заняття, а завдання викладача полягає в тому, щоб виявити індивідуальні здібності й нахили студентів, створити сприятливі умови для подальшого їх розвитку.

Досягненню окресленої мети сприяє використання на заняттях інтеграційних технологій навчання.

На заняттях з фізики і технічної механіки нові технології навчання спрямовані на розвиток у студентів здатності бачити проблеми, виявляти суперечності, висувати гіпотези, оригінальні ідеї, аналізувати, інтегрувати, трансформувати та синтезувати інформацію та здійснювати пошук, дослідницьку діяльність.

Визначається вид заняття – семінар (флешмоб)

Визначається тип заняття – комбіноване, бінарне.

Заздалегідь до проведення заняття рекомендується література, інтернет-ресурси.

Студенти використовують знання з інших галузей – українська мова, математика, історія, будівельне матеріалознавство, цивільні та промислові будівлі, геодезія

3.1 Методична, дидактична (навчальна, розвивальна), виховна мета

Для успішного проведення заняття за обраною темою, для кращого засвоєння студентами матеріалу важливим є правильно обрати мету, форму і методи.

Методичною метою даного заняття є втілення проблемно-пошукового методу навчання, методу дискусії, нових педагогічних технологій у навчальний процес.

Дидактична мета:

розвивальна: розвивати логічне, просторове, уявне мислення, вміння послідовно міркувати, доводити, порівнювати, аналізувати, синтезувати, узагальнювати, робити висновки, систематизувати; прищеплювати зацікавленість до здобування знань з фізики, технічної механіки, розвивати уважність, кмітливість, спостережливість, пам’ять, пізнавальний інтерес до проведення фізичних дослідів, експериментів, утверджувати віру в свої сили;

виховна: виховувати гармонійно розвинену особистість, а також особистісні якості студентів (акуратність, любов до рідної мови,майбутньої професії, почуття колективізму, повагу до себе та оточуючих, культуру спілкування, відповідальність), продовжувати виховувати у студентів уміння раціонально розподіляти час, самоорганізацію, самодисципліну, формувати єдину світоглядну картину світу.

Завдання: показати зв’язок фізики із спеціальною дисципліною, а саме технічною механікою, майбутньою професійною діяльністю та повсякденним життям, зацікавити студентів вивчати фізику, технічну механіку.

Обладнання: відео та фото матеріали, роздатковий робочий матеріал до заняття, довідкова література, шматок глини, пластиліну, гумова стрічка, пружина, пристрій для демонстрації деформацій, портрети вчених, таблиці, кросворд, мультимедійні презентації, аркуші паперу А1 (4 шт.)

4. Схема (план заняття), зміст і хід заняття

Дата12.12.2019 рік Група 0112-1-18 «Будівництво теплових і атомних електростанцій» Тема заняття: «Властивості твердих тіл» Цілі заняття:

Методична мета: втілення проблемно-пошукового методу навчання, нових педагогічних технологій у навчальний процес. Дидактична мета:

навчальна: повторити, узагальнити, систематизувати знання студенів, які вони отримали на заняттях фізики та технічної механіки,поглибити знання про будову твердих тіл, їх властивості, досягнути засвоєння основних понять:деформації, їх види, міцність, пружність, плинність, пластичність, крихкість, механічне напруження, відносне видовження, модуль Юнга, сформувати знання про закон Гука, а також познайомити з видами розрахунків на міцність, розкрити зв’язок отриманих знань з повсякденним життям, політехнічний аспект теми, поширювати уяву про навколишній світ, продовжити формування вмінь працювати з конспектом, довідковою та додатковою літературою, будувати та креслити графіки, малюнки, розв’язувати задачі тощо; розвивальна: розвивати логічне, просторове, уявне мислення, вміння послідовно міркувати, доводити, порівнювати, аналізувати, синтезувати, узагальнювати, робити висновки, систематизувати; прищеплювати зацікавленість до здобування знань з фізики, технічної механіки,розвивати уважність, кмітливість, спостережливість, пам’ять, пізнавальний інтерес до проведення фізичних дослідів, експериментів, утверджувати віру в свої сили; виховна: виховувати гармонійно розвинену особистість, а також особистісні якості студентів (акуратність, любов до рідної мови,майбутньої професії, почуття колективізму, повагу до себе та оточуючих, культуру спілкування, відповідальність), продовжувати виховувати у студентів уміння раціонально розподіляти час, самоорганізацію, самодисципліну, формувати єдину світоглядну картину світу.

Вид заняття: семінар

Тип заняття: комбіноване, бінарне (флешмоб)

Методи і форми проведення заняття: пошуково-дослідницький проєкт, мультимедійна презентація, дискусія, змагання, евристична бесіда, проблемні питання, пояснення, робота в групах, фронтальне опитування, кросворд, випереджувальні завдання, флешмоб

Міжпредметні зв’язки:

Забезпечуючі: українська мова, математика, географія,історія, іноземна мова, будівельне матеріалознавство, цивільні та промислові будівлі, геодезія

Забезпечувані: філософія, естетика, культурологія, технологічне устаткування ТЕС і АЕС, будівлі та споруди ТЕС і АЕС

Технічні засоби навчання: мультимедійний проектор

Методичне забезпечення: відео та фото матеріали, роздатковий робочий матеріал до заняття, довідкова література, шматок глини, пластиліну, гумова стрічка, пружина, пристрій для демонстрації деформацій,портрети вчених, таблиці, кросворд, мультимедійні презентації, аркуші паперу А1 (4 шт.)

Зміст і хід заняття

1. Організаційна частина

Привітання, відмітка в журналі відсутніх. Перевірка готовності до заняття студентів, аудиторії, обладнання.

2. Актуалізація опорних знань

2.1 Перевірка домашнього завдання, кросворд.

3. Мотивація навчальної діяльності. Вивчення теми заняття. Флешмоб

3.1 Повідомлення теми і мети заняття.

3.2 Мотивація навчальної діяльності. Випереджувальне завдання.

3.3 План заняття.

1 Фізичний зміст деформацій, механічної напруги, закону Гука.

2 Розрахунки на міцність. 4. Закріплення знань, умінь і навичок

4.1 Фронтальне опитування.

4.2 Перегляд відео.

5. Підсумок заняття

5.1 Виставлення та коментування оцінок.

6. Домашнє завдання

Викладач фізики: вивчити конспект (§13.1-13.8, 14.1-14.8);

Викладач технічної механіки: вивчити конспект ( с. 162-170 [2])

5. Розгорнутий план-конспект семінарського заняття за темою «Властивості твердих тіл»

5.1 Організаційна частина

Привітання, відмітка в журналі відсутніх. Перевірка готовності до заняття студентів, аудиторії, обладнання.

Викладач записує на дошці (або вивішує його на заздалегідь заготовленому планшеті)

наступний епіграф і пояснює студентам його сенс.)

Те, що я чую, я забуваю.

Те, що я бачу, я пам’ятаю.

Те, що роблю, я розумію.

Конфуцій.

5.2 Перевірка виконання домашнього завдання і актуалізація опорних знань студентів з раніше вивченого матеріалу

Декілька хвилин студенти повторюють домашнє завдання, а потім викладачі проводять усне фронтальне опитування.

Слово викладача технічної механіки. Шановні друзі, у нас сьогодні незвичайне заняття – флешмоб із двома викладачами одночасно: викладачем фізики і викладачем технічної механіки. Споріднені науки пов’язані близькими за змістом темами, одну з яких ми сьогодні розглянемо. А для того, щоб дізнатися тему заняття Ви повинні розгадати кросворд, але нестандартним методом (метод пазлів): відповідь зараховується команді у випадку, якщо її вірно склали з літер та складів, які знаходяться на столах. Ключове словосполучення і є темою нашого заняття. Питання викладачі будуть задавати по черзі.

1 команда

1. Матеріальний об’єкт, який має масу, об’єм, форму (тіло).

2. Одиниці вимірювання сили (Ньютон).

3. Брус, що знаходиться під дією згинальних зусиль, зокрема, поперечних сил, моментів та розподілених навантажень (балка).

4. Вид деформації, при якому відбувається взаємне зміщення паралельних шарів матеріалу під впливом деформуючих сил (зсув).

5. Однаковість фізичних властивостей твердих тіл у всіх напрямках (ізотропія).

6. Процес переходу речовини з твердого стану в рідкий (плавлення).

7. Здатність твердого тіла, конструкції чи її елементів чинити опір утворенню деформації (жорсткість).

8. Вид деформації твердого тіла, при якому його розміри вздовж однієї осі збільшуються під дією сил, рівнодійна яких є перпендикулярною до поперечного перерізу тіла і проходить через центр ваги його(розтяг).

9. Вид деформації у вигляді повороту поперечних перерізів стрижня навколо його осі на деякий кут під дією у цих же перерізах крутного моменту (кручення).

10. Тверде тіло, яке має певне розміщення молекул, атомів, іонів; певну температуру плавлення, тверднення (кристал).

11. Вид деформації, при якому відбувається викривлення осей прямих брусів та виникають в поперечних перетинах бруса згинальні моменти (вигін).

12. Властивість твердих тіл відновлювати свою форму й об’єм після припинення дії зовнішніх сил (пружність).

13. Властивість твердих тіл руйнуватися без помітної пластичної деформації (крихкість). 2 команда

1. Фізична величина, що характеризує ступінь взаємодії тіл (сила).

2. Напрямлений відрізок (вектор).

3. Графік, який показує розподіл внутрішніх зусиль за довжиною твердого тіла (епюра).

4. Зміна розмірів, форми твердого тіла під дією зовнішніх сил (деформація).

5. Властивість твердих тіл чинити опір під дією зовнішніх навантажень (міцність).

6. Процес переходу речовини з твердого стану в газоподібний (сублімація).

7. Здатність конструкції або її елементів зберігати певну початкову форму пружної деформації (стійкість).

8. Вид твердого тіла, будова якого не має кристалічної внутрішньої структури, а також не має певної температури плавлення, тверднення (аморфне тіло).

9. Залежність фізичних властивостей твердих тіл у різних напрямках (анізотропія).

10. Вид деформації, протилежний деформації розтягу (стиск).

11. Властивість твердих тіл змінювати розміри і форму під дією прикладених сил, та збереження цих змін після припинення дії сил (пластичність).

12. Процес переходу речовини з рідкого стану в твердий (кристалізація).

13. Властивість твердих тіл при поступовому збільшенні тиску поступатися дії певних сил і текти як рідина (плинність).

Слово викладач фізики. Підіб’ємо підсумок цього етапу заняття.

Земна куля – тверде тіло; наші оселі побудовані з твердих тіл. Практично все, чим користувались і користуються люди, зроблено з твердих тіл – від рубила, меча та плуга до космічних кораблів і комп’ютерів. Те, що різні матеріали мали безпосередній вплив на розвиток суспільства, свідчать назви цілих періодів історії: кам’яний вік, бронзовий, залізний тощо.

Роль матеріалів у розвитку цивілізації залишається величезною. У XX ст. стався колосальний прорив у матеріалознавстві – науці про властивості матеріалів. Створено безліч матеріалів із заданими властивостями. Ера космосу, інформатизації, нанотехнологій – це результат серйозних досягнень у матеріалознавстві. В техніці, будівництві, транспорті та в інших галузях все частіше ставиться задача отримання матеріалів із певними властивостями: одні повинні бути міцними, інші – термостійкими, треті – добрими провідниками, четверті – гарними ізоляторами і т. ін. Ці задачі можна розв’язати, якщо знати структуру метала, мінералу або будь-якого іншого матеріалу. Отже, вивчення властивостей твердих тіл – важлива і життєво необхідна задача в фізичній науці.

У техніці широко застосовуються різні матеріали і різні способи їх обробки. Неможливо технологічно правильно вести обробку матеріалів різанням, тиском, проводити термообробку і т.д. без знання їх фізичних властивостей. Неможливо конструювати та експлуатувати різні станки, машини, механізми, споруди, мости і т.д. без знання принципів, що лежать в основі вибору матеріалів та умов їх фізичних навантажень під час експлуатації. У всіх випадках в залежності від умов роботи матеріалів приходиться враховувати їх міцність, твердість, крихкість, пластичність, термостійкість, зносостійкість. Деталі і вузли механізмів і машин, споруд, мостів і т.д. зазнають механічних та теплових навантажень, що викликають різні види деформації, які потрібно знати і враховувати при експлуатації.

5.3 Вивчення теми заняття. Флешмоб.

5.3.1 Повідомлення студентам теми і мети заняття

Записується на дошці або вивішується на плакаті заздалегідь записана тема заняття, яка є ключовим словосполученням кросворду.

Слово викладача технічної механіки. Ми з вами дали всі відповіді на запитання кросворду і неважко побачити ключове словосполучення, тобто тему заняття: «Властивості твердих тіл».

Запис теми у зошитах. Тема «Властивості твердих тіл».

Мета. На сьогоднішньому занятті ми розглянемо фізичну природу деформацій, їх види, закон Гука, а також познайомимось із розрахунками на міцність при розтягу і стиску та практичним застосуванням, що стане у нагоді при вивченні спеціальних дисциплін і в майбутній професійній діяльності.

Від учасників флешмобу вимагається ініціатива, активність, швидкість, організованість, дисципліна, згуртованість і якомога більше отримати смайликів – символічних заохочень.

5.3.2 Мотивація навчальної діяльності студентів для вивчення теми

Група заздалегідь поділена на мікрогрупи: вчені фізики та техніки механіки.

Випереджувальне завдання (відео) та постановка проблемних питань.

Слово викладача фізики. Навчальний заклад, в якому ви здобуваєте освіту, має напрямок в галузі енергетики та будівництва, тому ви, студенти, отримали випереджувальне завдання саме в цій сфері.

Студенти із проблемними питаннями звернулись до фахівців та взяли наступне інтерв’ю у викладачів спеціальних дисциплін:

викладач спеціальних будівельних дисциплін Чигирина Р.К.

- Якими властивостями повинні володіти конструкції цивільних та промислових будівель?

викладач спеціальних будівельних дисциплін Романова М.М.

- Скажіть, будь ласка, при виборі матеріалів для будівництва будівель і споруд мають

значення їх властивості?

викладач спеціальних електротехнічних дисциплін Макогон А.П.

- Який вплив маютьвластивості твердих тіл при виборі електроустаткування?

викладач спеціальних електротехнічних дисциплін Клочкова О.О.

- При виборі пристроїв релейного захисту мають значення властивості твердих тіл?

Слово викладача фізики. На ці питання ви разом із викладачами зможете знайти відповіді в продовж нашої дискусії. Дивимось відео.

Перегляд відео.

Слово викладача технічної механіки. Властивості твердих тіл відіграють велику роль в вашій майбутній професії і неможна не враховувати їх при будівництві будівель та споруд.

5.3.3 План вивчення теми

Студенти записують у зошити.

1. Фізичний зміст деформацій, механічного напруження, закону Гука.

2. Розрахунки на міцність.

Слово викладача фізики.

1. Фізичний зміст деформацій, механічного напруження, закону Гука.

Демонстрація. Гумову стрічку розтягують за кінці, а потім розтягують пластилін.

Студенти спостерігають що при цьому відбувається.

Пружні і непружні деформації.

Якщо до твердого тіла прикласти силу, воно змінює свій об’єм або форму, або й те, й інше, тобто відбувається деформація.

У деяких випадках деформація твердого тіла зникає, як тільки припиняється дія сили, такі деформації називаються пружними.

Приклади пружних деформацій: гумовий шнур, сталева пружина, сталеві кульки під час зіткнення і т.д.

Якщо деформація тіла залишається після припинення дії сили, така деформація називається пластичною.

Приклади пластичних деформацій: пластилін, глина, свинець.

Види деформацій.

Демонстрація. Різні види деформацій.

Усі види деформацій можна звести до двох основних: розтягу (або стискання) та зсуву.

Деформації розтягу зазнають троси, канати, ланцюги, а деформацію стискання – опори.

Під час розтягу або стискання головне – це зміна об’єму тіла, хоча в деякій мірі при цьому змінюється і його форма.

Комбінацією деформацій розтягу і стискання є згин.

Деформацію згину зазнають, наприклад, перекриття будівель.

При деформації зсуву головне – це зміна форми тіла. За такої деформації відбувається зсув шарів тіла відносно один одного.

Комбінацією деформацій зсуву є кручення – такої деформації зазнають, наприклад, болти

під час закручування.

Закон Гука.

Розглянемо детальніше деформацію розтягу (або стиску).

Величину деформації характеризують абсолютним видовженням ∆l:l = l −l₀

l

= і відносним видовженням ε: l₀ , де l, l0 – довжини відповідно кінцева і початкова.

∆l ˃ 0, у разі стиску ∆l ˂ 0.

У разі розтягу

Повідомлення студента «Життя і діяльність Роберта Гука»

Роберт Гук з'явився на світ 18 липня 1635 на англійському острові Вайт в сім’ї священика місцевої церкви. Будучи сином священика, Роберт тим не менш жваво цікавився науками. Навчався в Вестмінстерської школі, де успішно вивчав мови, математику, фізику. Після закінчення школи в 1653 році він вступив до Оксфордського університету, де виявив блискучі здібності до фізики та хімії. Згодом він став асистентом Р. Бойля.

У 1663 році вчений стає членом Лондонського королівського товариства. З

1665 року працює професором в Лондонському університеті, а в 1677 – 1683 –

секретарем Лондонського Королівського товариства.

Роберт Гук був різнобічним ученим і винахідником. У 1659 році він побудував повітряний насос, в 1660 році спільно з Х. Гюйгенс Гук встановив точні температури танення льоду і кипіння води. Крім цього він сконструював дзеркальний телескоп, прилад для вимірювання сили вітру, машину для ділення кола і т.д.

У 1660 році Гук сформулював закон пропорційності між силою, прикладеною до пружного тіла, і його деформацією (закон Гука). Він також дав загальну картину руху планет.

Використовуючи вдосконалений ним мікроскоп, Гук спостерігав структуру рослин і ввів у наукову термінологію поняття «клітина». Ці дослідження він описав у своїй науковій роботі «мікрографії» в 1665 році. Крім цього Гук зробив кілька відкриттів в області акустики, наприклад, продемонстрував, що висота звуку визначається частотою коливань.

Гук був також талановитим архітектором. За його проектами було побудовано декілька будівель, головним чином в Лондоні. Останнім винаходом Гука був морський барометр.

3 березня 1703 Роберт Гук, один із самих різнобічно обдарованих людей свого часу, помер у

своїй квартирі в Лондоні.

Слово викладача фізики.

З курсу фізики ви вже знаєте, у разі пружних деформацій сила пружності F і модуль

видовження l F = k l

пов’язані співвідношенням , яке називається законом Гука: .

Коефіцієнт k називається жорсткістю. Він характеризує механічні властивості даного зразка, тому що залежить не тільки від речовини, з якої зроблений цей зразок, але й від його розмірів.

Проте для інженерних розрахунків важливо знати величину, що є механічною характеристикою речовини, з якої зроблений даний зразок. Вона дозволить визначати сили пружності для різних зразків.

При деформації тіла діють сили пружності, що перешкоджають розриву тіла на частини.

Знайдемо, як залежить жорсткість стрижня від площі його поперечного перерізу та його довжини.

Стрижень із збільшеною в n разів площею поперечного перерізу можна розглядати як n паралельно з’єднаних стрижнів.

∆l , треба прикласти силу, в

Очевидно, для того щоб розтягнути всі ці стрижні на n разів більшу. Отже, жорсткість k стрижня прямо пропорційна площі його поперечного перерізу S.

Стрижень із збільшеною в n разів довжиною можна розглядати як n послідовно з’єднаних стрижнів.

Якщо для цього стрижня прикласти ту ж силу, видовження стрижня буде, очевидно, в n разів

∆l. Отже, жорсткість k

більшим, оскільки кожний із стрижнів «ланцюжка» видовжиться на стрижня обернено пропорційна його довжині l0.

S k = E

Таким чином, ми можемо уявити k у вигляді l₀ , де коефіцієнт Е характеризує вже речовину, з якої зроблений даний зразок. Цей коефіцієнт називається модулем пружності або модулем Юнга.

S F l

F = E l = E = E

Підставляючи до закону Гука, написаного вище, дістанемо l₀ або S l₀ .

 =

Величина ^S називається механічним напруженням. В СІ за одиницю механічного

1Н

 = 1м₂ =1Па.

напруження приймається

= Е

Використовуючи її, ми можемо записати закон Гука у вигляді .

Закон Гука: за малих пружних деформацій механічне напруження прямо пропорційне відносному видовженню.

Повідомлення студента «Життя і діяльність Томаса Юнга»

То́мас Юнг (англ. Thomas Young, 13 червня 1773 – 10 травня 1829 ) – англійський учений широкого профілю: фізик (один із засновників хвильової теорії світла), механік , лікар (першим описав явище астигматизму ) та ботанік , астроном , філолог і сходознавець . Поліглот – розмовляв 13-ма мовами. Учений секретар Королівського товариства з листувань із закордоном (1804 – 1829). У 1801 – 1803 роках був професором Королівського інституту в Лондоні. З 1818 року – секретар Бюро і редактор «Морського альманаху». Іноземний член Французької академії наук (1827) і Шведської королівської академії наук (1828). Вивчаючи єгиптознавство, впритул підступив до

розшифрування староєгипетської ієрогліфіки, в англомовному світі саме Юнг, а не Шампольйон , вважається розшифрувальником єгипетського письма. За обсяг інтересів і фундаментальність наукового вкладу біограф Е. Робінсон охарактеризував Юнга як «останню людину, що знала все».

Слово викладача технічної механіки.

Як ви вже знаєте, під дією зовнішніх сил в твердому тілі виникають внутрішні сили, які прагнуть відновити його початкові розміри і форму. Величина внутрішніх сил зі збільшенням деформацій зростає до тих пір, поки не врівноважаться внутрішні та зовнішні сили. Якщо не буде рівноваги між внутрішніми та зовнішніми силами, то взаємний зв'язок між частинками твердого тіла порушиться і станеться його руйнування. Значить, безпосередньою причиною руйнування є внутрішні сили.

Викладач технічної механіки:

1.Який метод використовується для визначення внутрішніх зусиль? (метод перетинів – РОЗУ) 2. Які внутрішні зусилля виникають в поперечному перетині бруса при розтягуванні-

стисненні? (поздовжня сила - N)

Для забезпечення надійної роботи будь-якої будівлі або споруди та їх довговічності необхідно, щоб кожна складова частина (елемент конструкції) була міцною, тобто щоб вона була гарантована від руйнування за весь час експлуатації. Щоб переконатися в цьому, необхідно розрахувати елементи конструкції, тобто отримати відповідь на питання, чи задовольняє конструкція або її елементи вимогам надійності та довговічності.

В даний час існують два метода розрахунку на міцність.

Студенту було дано випереджувальне завдання: підготувати повідомлення щодо методів допустимих напружень, заслухаємо.

Повідомлення студента «Метод допустимих напружень»

Допустимим напруженням називається найбільше напруження, при якому забезпечується міцність і довговічність проєктованого елемента конструкції.

Суть метода допустимих напружень полягає в тому, що напруження в конструкції від нормативних навантажень не повинні перевищувати встановлених нормами допустимих напружень. Цей метод був розроблений наприкінці 19 ст. і застосовувався в Росії до 1938 р. для будівельних конструкцій з усіх матеріалів. Метод базувався на єдиному, конкретному коефіцієнті запасу міцності для кожного матеріалу, тому що недостатньо були вивчені навантаження і механічні властивості матеріалів. Але за допомогою одного коефіцієнта запасу важко врахувати всі чинники, які для різних споруд можуть проявлятися в різних комбінаціях.

Основний недолік методу допустимих напружень – неврахування пластичних деформацій, в першу чергу, бетону та арматури, що веде до невиправданої перевитрати матеріалів. Крім того, для залізобетону як складового матеріалу не може бути єдиного коефіцієнта запасу.

З метою більш точного обліку впливу різних чинників на величину запасу міцності в СРСР під керівництвом професора Н.С. Стрілецького був розроблений і заснований новий метод розрахунку за граничними станами. З 1955 року цей метод введений в практику.

Граничними називають стани, при яких конструкція, будівля або споруда перестає задовольняти заданим вимогам в процесі зведення та/або експлуатації. Жоден проєкт конструкцій, будівель і споруд в Радянському Союзі не здійснювався на практиці без розрахунків за методом граничних станів.

Розрізняють дві групи граничних станів:

Перша група характеризується втратою стійкості і повною непридатністю до подальшої експлуатації.

Цей розрахунок дозволяє запобігти:

1) крихке, в’язке, зношене або інше руйнування (розрахунок за міцністю);

2) втрату стійкості положення конструкції (розрахунок на перекидання або ковзання);

3) втрату стійкості форми (розрахунок на загальну або місцеву стійкість тонкостінних елементів) і ін.

Друга група граничних станів характеризується наявністю ознак, при яких експлуатація конструкції або споруди хоча і ускладнена, але повністю не виключається, тобто конструкція непридатна до нормальної експлуатації. Розрахунки за цією групою граничних станів повинні запобігти надмірним переміщенням (прогини, кути поворотів, амплітуди коливань), а також утворенням або надмірному розкриттю тріщин в залізобетонних конструкціях.

У 1973 році цей метод став основним в країнах східної Європи.

Основна відмінність методу, який застосовувався для всіх видів конструкцій,– єдиний коефіцієнт запасу замінений системою коефіцієнтів. Окремо враховують умови зведення і експлуатації, мінливість навантажень, міцності матеріалів і умови їх роботи.

У даний час застосовується два методи розрахунку на міцність, які переслідують одну мету –

забезпечити будівлям і спорудам міцність і довговічність.

Слово викладача технічної механіки. Розглянемо детальніше: залежно від мети розрахунку (постановки задачі) розрізняють три види розрахунку на міцність:

1. Перевірочний (перевірка на міцність);

2. Проєктувальний розрахунок (підбір розмірів перетинів);

3. Визначення допустимого навантаження.

Ця класифікація видів розрахунку відноситься до всіх розділів курсу (розтяг, зрушення,

кручення, вигин).

1. Перевірочний (перевірка на міцність)

При заданих значеннях поздовжньої сили і площі поперечного перерізу визначають робоче (розрахункове) напруження і порівнюють його з допустимим напруженням:

  =  

Значення допустимих напружень для деяких матеріалів при статичній дії навантажень приведені в таблиці (Додаток).

Потім обчислюють розбіжність (у відсотках) між фактичним і допустимим значеннями робочого напруження. Якщо перенапруження перевищує 5%, міцність конструкції, яка розраховується, вважається недостатньою.

Розрахунки на міцність виконуються в кілька етапів: а) при необхідності визначаються опорні реакції;

б) розраховуються внутрішні силові фактори і будуються їх епюри;

в) визначаються найбільш навантажені ділянки або перетини бруса;

г) залежно від умови задачі виконується необхідний розрахунок.

2. Проєктувальний розрахунок застосовується при проєктуванні споруд. Навантаження і матеріал (допустимі напруження) при цьому розрахунку відомі. Необхідно визначити площу поперечного перерізу, при якій буде забезпечена міцність елемента, якийрозраховується.

S  

^

3. Визначення допустимого навантаження. За відомими розмірами перетину даного елемента конструкції і механічними характеристиками його матеріалу потрібно встановити найбільше навантаження, безпечне для цього елемента,

N S^

Аналогічно цьому умова міцності при розрахунку за граничними станами буде:



розр  R

S ,

де N_розр – розрахункове навантаження;

R – розрахунковий опір;

S – площа небезпечного перетину.

розр  розр

Позначивши = отримаємо =R

S , S

Зведемо в таблицю та запишемо до конспекту

Вид розрахунку	Метод допустимих напружень	Метод граничних станів
Перевірочний (перевірка на міцність)	  =   S	 _розр =R S
Проєктувальний розрахунок	S _  	 S розр R
Визначення допустимого навантаження	N S	N_розр  S R

Слово викладача технічної механіки. Аналізуючи записи в таблиці видно, що в обох випадках міцності мають однаковий вигляд. У задачах опору матеріалів можна застосовувати як одну, так і іншу формулу. У деяких задачах застосовують допустиме напруження σ, а в інших розрахунковий опір R.

Викладач разом із студентами вирішує завдання.

Перевірити міцність стрижня при розтягу-стиску, центрально навантаженого двома зосередженими силами F1 = 100кН і F2 = 600кН. Допустимі напруження при розтягу [σ] p = 80МПа і стиску [σ] _c = 150МПа.

Рисунок 1

Для правої частини стрижня небезпечним є перетин І-І, в якому діє поздовжня сила

розтягуN_р=100кН, а площа перерізу А₁ =r² =1,256мм²

N_р 10010³ Н

_р = = 1,256 = 79,⁶ мм₂

А₁

= 79,6МПа_р = 80МПа

У лівій стислій частині (перетин II-II) стрижня поздовжня сила за абсолютною величиною дорівнює N_с=500кН і всі перетини небезпечні, площа перетину А₂ = 60 ² = 360 мм².

N^с 50010³ ^Н

_с = = 360 =138,9 мм₂ =138,9МПа_с =150МПа

А₂

На рисунку 2 приведена епюра поздовжніх сил N для заданого стрижня

Рисунок 2

Таким чином, умови міцності виконуються, тобто стрижень міцний.

Слово викладача технічної механіки. Пропоную вам попрацювати в групах. Студенти виконують перший та другий пункт завдання самостійно. Обмінюються результатами, перевіряють один одного. Далі, під керівництвом викладача,продовжують працювати над завданням. Кожний етап виконання завдання розбирається та коментується викладачем.

На столах знаходяться методичні вказівки щодо розв’язання задач за темою та аркуші А3 (Додаток). Задача для самостійного розв’язування

Сталева штанга довжиною l=4 м має перетин у вигляді квадрата зі стороною а=20мм. До кінця штанги підвішений вантаж Р1=80кН. Посередині довжини до штанги приварені два швелера і на кожному з них закріплений вантаж Р2=10кН (рисунок 3). Штанга виготовлена з вуглецевої конструкційної сталі. Модуль поздовжньої пружності для сталі Е=2∙10⁵Н/мм², коефіцієнт поперечної деформації μ=0,25.

Необхідно: 1. Перевірити міцність штанги.

2. Визначити абсолютне та відносне подовження штанги в небезпечному перетині.

3. Визначити абсолютну та відносну зміну поперечного розміру (звуження) штанги в небезпечному перетині.

Розв’язання:

1. Для визначення переміщень необхідно визначити внутрішні зусилля в поперечних перетинах штанги та побудувати епюру поздовжніх сил.

Штангу розбиваємо на дві ділянки: верхню та нижню, кожну довжиною l=2м. Провівши перетин I-IтаII-II, знаходимо поздовжні сили.

2. Визначаємо напруження в поперечних перетинах штанги.

ПеретинI-I

₁ = N1 80103 80000 200H 2

= = =

S 2020 400мм

ПеретинII-II

2 = N2 = 100103 = 100000 = 250H 2

S 2020 400мм

Будуємо епюри поздовжніх сил та напружень (рисунок 6).

Задача для самостійного розв'язання

Епюра поздовжніх сил N z Епюра напружень σ

Рисунок 6 - Епюра поздовжніх сил та напружень

Небезпечним є перетин верхньої ділянки, в її межах виникає найбільше робоче напруження.

Штанга виготовлена з вуглецевої конструкційної сталі. Допустиме напруження для цього матеріалу:

[σ_р] = 59-245 Н/мм² σ₂=250Н/мм²> [σ_р] = 59-245 Н/мм²

Зіставляючи напруження в межах ділянки II-IIз допустимим, виявляємо, що має місце перенапруження.

100% = 0,02 = 2%

Таке незначне перенапруження ( не вище 5%) може бути допущено.

Висновок: міцність штанги забезпечена.

3. Визначаємо поздовжню деформацію на небезпечній ділянці.

Абсолютна деформація (абсолютне подовження):

l = EN Sl = 1000002 105 4002000 = 2,5мм = 0,25см = 0,0025м

  

Відносна деформація (відносне подовження):

 250

= = 210₅ = 0,00125 = 0,125%

Висновок: подовження штанги під дією заданих сил становить 0,125 % її початкової довжини.

4. Визначаємо поперечну деформацію на небезпечній ділянці.

Відносне звуження:

_⊥ == 0,250,00125 = 0,0003125 = 0,03125%

Абсолютна зміна боку квадратного перетину: а = _⊥ а = 0,00312520 = 0,00625мм

Висновок: поперечна деформація штанги під дією заданих сил настільки незначна, тому при практичних розрахунках на розтяг або стиск, її впливом на зміну поперечних перерізів елементів конструкцій можна знехтувати.

5.4 Закріплення знань студентів.

Викладач фізики.

Фронтальне опитування.

1. Деформація – це ...

2. Види деформацій.

3. Механічне напруження – це ...

4. Закон Гука.

5. Властивості твердих тіл.

6. Якого виду деформації виникають у стрижні, на якому кріпляться петлі дверей? (Зсув та кручення).

7. Чому при вимірюванні сталевою лінійкою неможна її згибати? (так як можлива залишкова

деформація).

Викладач технічної механіки. Пропоную переглянути відео реальних подій, які відбулися в 2013 році у торговому центрі міста Рига.

Перегляд відео.

Викладач ставить проблемні запитання студентам:

- Які Ваші враження після перегляду даного сюжету?

- Як гадаєте, що могло стати причиною обрушення споруди?

- Який висновок можна зробити?

Викладач узагальнює відповіді студентів.

Викладач технічної механіки. Торгівельний центр «Maxima» був зданий в експлуатацію 3 листопада 2011 року.

21 листопада 2013 року, приблизно о 17:45, дах і стіни супермаркету прогнулися, через що автоматичні двері виявилися заблоковані; багато відвідувачів і персонал були позбавлені можливості вийти назовні. Далі, о 17:53 обрушилася одна зі стін будівлі і дах прямо над касами, у яких в годину пік традиційно збирається велика кількість покупців. Пізніше, о 18:59, коли понад 400 рятувальників і поліцейських вже приступили до розчищення завалів, звалилася ще одна частина даху. В результаті загальна площа обвалення досягла близько 500 квадратних метрів.

Загальна кількість жертв досягла 54 особи, 40 отримали поранення.

На стадії розслідування поліція висунула три основні версії події:

Перша пов'язана з неточностями, які могли бути допущені проектувальниками будівлі.

Друга - з можливими помилками при будівництві.

Крім того, будуть перевірені версії про порушення техніки безпеки при експлуатації будівлі і при евакуації людей.

З причин, які могли призвести до обвалення, названі сейсмічні коливання ґрунту або неякісно виконана збірка металоконструкцій. У той же час конструктор будівлі заявив, що до обвалення могло привести велика кількість будматеріалів, які перебували на даху. Союз інженерівбудівельників Латвії вважає, що причиною обвалення були допущені помилки в конструкції ферм даху.

За фактом недотримання будівельниками компанії «Re & Re» норм при проведенні відповідних робіт було порушено кримінальну справу. 21 листопада 2015 року було відкрито пам’ятник на місці трагедії.

5.5 Підсумок заняття.

Викладачі підбивають підсумок заняття, оцінюють діяльність студентів – рахують кількість смайликів. Викладач фізики.

Будівельник – творча і відповідальна професія. І саме Вам, шановні студенти, вирішувати, як буде в житті – так чи так?

5.6 Домашнє завдання.

Викладач фізики: вивчити конспект (§13.1-13.8, 14.1-14.8);

Викладач технічної механіки: вивчити конспект ( с. 162-170 [2])

Заняття закінчено. Дякуємо всім за роботу.

6. Висновки щодо проведення семінарського заняття

Тема семінарського заняття є досить актуальною. Викладачі використовують різноманітні інноваційні методи і прийоми, разом із студентами проводять пошуководослідницьку роботу. Студенти дискутують, проводять експерименти, визначають основні властивості твердих тіл, аналізують, роблять висновки та узагальнення.

Для кращого засвоєння матеріалу, активізації пізнавальної діяльності викладачі використовують відео та аудіо матеріали, мультимедійну презентацію, формат флешмоб.

В методиці проведення даного заняття можна виділити такі позитивні моменти:

- пізнавальний семінар з розбором конкретних ситуацій, що дає можливість викладачу одержувати інформацію при зворотному зв’язку зі студентами, а також спонукає студентів до активної пізнавальної діяльності;

- випереджувальні завдання з методами проектів сприяє розвитку самостійності студентів, поглибленню та систематизації знань, отриманих у процесі позакласної роботи над навчальним матеріалом, дає змогу студентам творчо розкрити зміст теми та брати активну участь при проведенні заняття;

- демонстрація наочних посібників супроводжується словесним їх аналізом викладачем, що розвиває спостережливість студентів, вміння пояснювати і обґрунтовувати зображене;

- закріплення матеріалу здійснюється у формі вирішення проблемних питань професійного спрямування, тому що коли є самостійні роздуми, тоді матеріал засвоюється краще.

Метою навчання в співробітництві є не тільки опанування знаннями, вміннями і навичками кожним студентом на запланованому рівні, але і формування соціально значущих і комунікативних умінь. Рішення проблемних ситуацій та задач виступає своєрідним тренажером у розвитку інтелекту. При цьому результати роботи студентів передбачувані, студент є «суб’єктом» навчання, його діяльність – активне навчання.

7. Додатки

Кросворд

ВЕК	ТОР
ДЕ	ФОР
МА	ЦІЯ
МІЦ	НІСТЬ
СУ	БЛІ
СТІЙ	КІСТЬ
МОРФ	НЕ
НІ	ЗО
ТРО	ПІЯ

ПЛАС		ТИЧ
КРИ		СТА
ЛІ		ЗА
НЬЮ		ТОН
ІЗО		ЖОРСТ
РОЗ		ТЯГ
КРУ		ЧЕН
НЯ		КРИС
ТАЛ		ПРУЖ
КРИХ		НІСТЬ
ПЛИН		С	И
Л	А	Е	П
Ю	Р	Т	С
К	І	О	Б
А	З	У	В
И	Г	Н

1команда 1. Матеріальний об’єкт, який має масу, об’єм, форму.

2. Одиниці вимірювання сили.

3. Брус, що знаходиться під дією згинальних зусиль, зокрема, поперечних сил, моментів та розподілених навантажень.

4. Вид деформації, при якому відбувається взаємне зміщення паралельних шарів матеріалу під впливом деформуючих сил.

5. Однаковість фізичних властивостей твердих тіл у всіх напрямках.

6. Процес переходу речовини з твердого стану в рідкий.

7. Здатність твердого тіла, конструкції чи її елементів чинити опір утворенню деформації.

9. Вид деформації у вигляді повороту поперечних перерізів стрижня навколо його осі на деякий кут під дією у цих же перерізах крутного моменту .

10. Тверде тіло, яке має певне розміщення молекул, атомів, іонів; певну температуру плавлення, тверднення.

11. Вид деформації, при якому відбувається викривлення осей прямих брусів та виникають в поперечних перетинах бруса згинальні моменти.

12. Властивість твердих тіл відновлювати свою форму й об’єм після припинення дії зовнішніх сил .

13. Властивість твердих тіл руйнуватися без помітної пластичної деформації.

2команда 1. Фізична величина, що характеризує ступінь взаємодії тіл.

2. Напрямлений відрізок.

3. Графік, який показує розподіл внутрішніх зусиль за довжиною твердого тіла.

4. Зміна розмірів, форми твердого тіла під дією зовнішніх сил.

5. Властивість твердих тіл чинити опір під дією зовнішніх навантажень.

6. Процес переходу речовини з твердого стану в газоподібний.

7. Здатність конструкції або її елементів зберігати певну початкову форму пружної деформації.

8. Вид твердого тіла, будова якого не має кристалічної внутрішньої структури, а також не має певної температури плавлення, тверднення.

9. Залежність фізичних властивостей твердих тіл у різних напрямках.

10. Вид деформації, протилежний деформації розтягу.

11. Властивість твердих тіл змінювати розміри і форму під дією прикладених сил, та збереження цих змін після припинення дії сил.

12. Процес переходу речовини з рідкого стану в твердий.

13. Властивість твердих тіл при поступовому збільшенні тиску поступатися дії певних сил і текти як рідина.

Таблиця

Допустимі напруження для деяких матеріалів при статичній дії навантажень

Методичні вказівки до розв’язання задач за темою: «Деформації «розтяг - стиск»

Мета: ознайомитись із методикою розрахунку завдань на міцність; навчитись будувати епюри нормальних сил і напружень;виконувати розрахунок на міцність і підібрати поперечний переріз стрижня;визначати поздовжню та поперечну деформацію на небезпечній ділянці.

Теоретичні відомості:

Розтягом або стиском називається такий вид деформації, при якому в поперечному перерізі стрижня виникає один внутрішній силовий фактор – поздовжня сила N.

Величина останньої дорівнює алгебраїчній сумі проекцій на поздовжню вісь зовнішніх сил, що діють на відсічену частина стрижня:

N_i = F_iz (1)

Так як величина поздовжніх сил в різних перетинах стрижня неоднакова, то будується епюра поздовжніх сил, тобто графік, який показує зміни величини поздовжніх сил в перетині стрижня по його довжині.

Під дією поздовжніх сил в поперечному перерізі стрижня виникає нормальне напруження, яке визначається за формулою:

N^iz (2)

_i =

Перевірити міцність на найбільш розтягнутій та найбільш стиснутій ділянках брусу. Визначити відсоток перевантаження або недовантаження розтягнутих ділянок. NSiz  (3)

i = 

де [σ] – допустимі нормальні напруження для будівельних матеріалів (додаток 1)

−_ ₁₀₀^%

Якщо σ≥[σ] визначаємо перенапруження за формулою: _  (4); ^{перенапруження} ( не вище 5%) може бути допущено. Послідовність побудови епюр поздовжніх сил:

1. Розбиваємо стрижень на ділянки, обмежені точками докладання зусиль (нумерацію ділянок ведемо від незакріпленого кінця).

2. Використовуючи метод перетинів, визначаємо величину поздовжніх сил в перетині кожної ділянки за формулою (1).

3. Вибираємо масштаб і будуємо епюру поздовжніх сил, тобто під зображенням стрижня проводимо пряму, паралельну його осі, і від цієї прямої проводимо перпендикулярні відрізки, відповідно в обраному масштабі поздовжнім силам (значення з (+) відкладаємо вгору (або вправо) з (–) – вниз (або вліво).

Послідовність побудови епюр нормальних напружень.

1. Розбиваємо стрижень на ділянки, обмежені точками докладання зусиль і там, де змінюється площа перетину.

2. За формулою (2) визначаємо нормальні напруження на кожній дільниці.

3. За отриманими значеннями в масштабі будуємо епюру нормальних напружень.

Подовження (вкорочення) стрижня визначається за формулою Гука:

Абсолютне:

N ^l

l = де Е – модуль Юнга (додаток 2)

E S (5),

Відносне:



=

Е (6)

Подовження (вкорочення) визначається на кожній ділянці стрижня, а потім знаходять алгебраїчну суму отриманих значень. Це буде Δl стрижня.

Якщо Δl зі знаком (+), то брус подовжується, якщо Δl (–), то коротшає.

Визначаємо поперечну деформацію Відносне звуження:

_⊥ = (7), де µ – коефіцієнт Пуассона (додаток 2)

Абсолютна зміна боку квадратного перетину:

а = ⊥ а (8)

При вирішенні ряду задач необхідно чітко уявляти сенс умови міцності при розтягу – стиску, знати, що виходячи з умови міцності, можна виробляти три види розрахунків:

а) перевірки, при якому перевіряється чи виконано умову міцності σ≤ [σ] (або n≥ [n]);

б) визначення допустимого навантаження;

в) проєктний, при якому визначаються необхідні розміри поперечних перерізів бруса, що

забезпечують задану міцність.

Алгоритм розв’язання задач (хід роботи):

1. Зобразити розрахункову схему.

2. Визначити внутрішні зусилля в поперечних перетинах штанги за формулою (1): Ni = Fiz

3. Побудувати епюру поздовжніх сил на кожній ділянці стрижня.

4. Визначити нормальні напруження в поперечних перетинах стрижня за формулою (2): Niz

_i =

5. Побудувати епюру нормальних напружень.

6. Визначити найбільш небезпечну ділянку бруса та перевірити міцність на цій ділянці за формулою (3):

NSiz .

i = 

Вибрати допустиме напруження для матеріалу бруса(додаток 1)

Визначити перенапруження на небезпечній ділянці бруса за формулою (4):

−100%



Зробити висновок щодо забезпечення міцності небезпечної ділянки бруса.

7. Визначити поздовжню деформацію на небезпечній ділянці.

Абсолютна деформація (абсолютне подовження)(5):

N ^l l =

E S

Відносна деформація (відносне подовження) (6):



= Е

У відсотках

=100%

Висновок: подовження штанги під дією заданих сил становить _________ її початкової довжини.

8. Визначити поперечну деформацію на небезпечній ділянці.

Відносне звуження (7):

_⊥ =

Абсолютна зміна боку квадратного перетину (8):

а = _⊥ а

Вибрати значення Е та µ(додаток 2)

Висновок: поперечна деформація штанги під дією заданих сил ___________, тому при практичних розрахунках на розтяг або стиск її впливом на зміну поперечних перерізів елементів конструкцій можна знехтувати.

Додаток 1

Значення допустимих напружень [σ] для різних видів будівельних матеріалів

Додаток 2

Значення модуля Юнга Е і коефіцієнта Пуассона µ при t=20˚C

Супермаркет, Рига 2013

Обвал даху, Маріуполь

Міст, Харків

Школа, Васильків 2016

Житловий будинок, Дрогобич 2019

8. Висновки

Сутність інтерактивного навчання полягає в тому, що в навчальний процес залучаються всі студенти. При цьому їм надається змога рефлексувати з приводу того, що вони знають та думають. Колективна діяльність студентів у процесі пізнання і засвоєння матеріалу передбачає індивідуальний внесок кожного в навчальний процес, обмін знаннями, ідеями, способами діяльності. При цьому має панувати атмосфера доброзичливості та взаємної підтримки. Вона створює умови, за яких студенти не лише здобувають нові знання, а й розвивають свою пізнавальну діяльність, виходять на вищі форми співробітництва.

Інтерактивна діяльність ґрунтується на діалогічному спілкуванні, яке сприяє взаєморозумінню, взаємодії, спільному розв’язанню загальних, проте важливих для кожного учасника завдань. Інтерактивне навчання – передусім діалогічне навчання, якому притаманна тісна взаємодія викладача і студента.

Перед заняттям студенти повинні отримати таку настанову, яка могла б викликати у них інтерес до теми заняття – це спонукатиме до інтенсивного пошуку найцікавішого матеріалу.

Викладач зобов’язаний забезпечити системний підхід у викладанні свого предмета, поступовість упровадження нових технологій, дозування завдань за принципом – від простого – до складного.

Одне з важливих завдань викладача – створити в аудиторії ситуацію успіху, яка дасть змогу розкритися «замкненим характерам», з’явитися оригінальним ідеям.

При вивченні даної теми студенти створюють дослідницькі проекти, беруть участь у дискусії. Це спонукає їх розмірковувати, робити узагальнення, висновки, висловлювати власні думки .

Отже, наш досвід проведення бінарних занять з фізики і технічної механіки дає підстави зробити такі висновки:

- ефективний засіб підвищення мотивації вивчення природничих наук та спеціальних дисциплін, оскільки створюють умови для практичного застосування знань, розвивають у студентів навички самоосвіти, оскільки значну частину підготовки студенти здійснюють самостійно і в

позаурочний час, розвивають аналітичні здібності і винахідливість;

- на бінарних заняттях відбувається перенесення в нові області, що допомагає знайти розв’язок проблеми у нових умовах, мають значний виховний потенціал, позитивна атмосфера такого заняття дозволяє вирішувати комунікативні завдання і сприяє формуванню всебічно розвиненої особистості студента. Реалізація інтеграції між предметами і дисциплінами можлива лише за умови позитивного клімату в колективі педагогів, їх плідній співпраці на основі взаєморозуміння і поваги та знання програм інших дисциплін;

- підвищення ефективності, якості, результативності процесу навчання;

- формування інформаційної культури, уміння обробляти інформацію;

- поглиблення міжпредметних зв’язків;

- підготовка студентів до майбутньої професійної діяльності

9. Список використаної літератури Обов’язкова:

1. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебное пособие. – 3-е изд., перераб.–М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. 488с.

2. Жданов Л.С. Підручник з фізики для середніхспеціальнихнавчальнихзакладів. – Київ: Вища школа, 1979.– 568с.

3. Методика преподавания физики в средних специальных учебных заведениях: Учеб.-метод. пособие для средних специальных учебных заведений / А.А. Пинский, Г.Ю. Граковский, Ю.И. Дик и др.; Под ред. А.А. Пинского, П.И. Самойленко. – М.: Высш. шк., 1986.– 199с.

4. Мовнин М.С., Изралеит А.Б., Рубашкин А.Г. Основытехнической механіки.–

Л.:Машиностроение, 1990.

5. Портаев Л.П. и др. Техническаямеханіка:Учебник для техникумов – М.: Стройиздат, 1987.

6. Рябоволов Г.И., Самойленко П.И., Огородникова Е.И. Планирование учебного процесса по физике. – 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Высшая школа, 1991. – 430с.

7. ФедулінаА.І.Теоретична механіка: Навч. посібник. – К.: Вища шк., 2005.

Додаткова:

8. Бушок Г.Ф., Левандовський В.В., Півень Г.Ф. Курс фізики: Навч. посібник: У 2 кн. Кн.1.

Фізичніосновимеханіки. Електрика і магнетизм.– 2-ге вид. – К.: Либідь, 2001. – 448 с.

9. Зачек І.Р., Кравчук І.М., Романишин Б.М., Габа В.М., Гончар Ф.М. Курс фізики: Навчальний підручник. – Львів: Видавництво “Бескід Біт”, 2002 р.–376 с.

10. Курс физики: Учебник для вузов: В 2 т. Т. 1-2. 2-е изд., испр./Под. ред. В.Н. Лозовского. – СПб.: Издательство “Лань”, 2001. –576 с.

11. Павловський М.А. Теоретична механіка: Підручник. – К.: Техніка, 2002.

12. Піскунов В.Г., Феодоренко Ю.М., Шевченко В.Ю. та ін. Опір матеріалів з основами теорії пружності й пластичності. – К.: Вища школа, 1994.

pdf

Завантажити

Зберегти на потім

Додав(-ла)

Коростельова Вікторія Борисівна

Пов’язані теми

Фізика, Інтегровані уроки

Додано

16 листопада 2021

Переглядів

1062

Оцінка розробки

Відгуки відсутні