Кейс для 10 класу з теми "Властивості твердих тіл"

Кейс до теми «Властивості твердих тіл», 10 клас

Навіщо вивчати тверді тіла?

Земна куля – тверде тіло; наші оселі побудовані з твердих тіл. Практично все, чим 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 цих періодів історії: кам`яний вік, бронзовий, залізний тощо. Роль матеріалів у розвитку цивілізації залишається величезною. У ХХ столітті 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. Саме тому вивчення властивостей твердих тіл – важлива і життєво необхідна задача в фізичній науці.

Вчимося розв`язувати задачі

Розрахункові задачі

1. Під дією якої сили, спрямованої уздовж осі стержня, у ньому виникає напруга 150МПа? Діаметр стержня 4 мм.

2. До мідного дроту з площею поперечного перерізу 0,5 мм² підвішений вантаж масою 5 кг. Знайдіть механічну напругу у дроті і його відносне видовження.

3. Під дією сили в 50 Н дріт довжиною 2,5 м і з площею поперечного перерізу

2,5 х10^-6 м² видовжився на 1 мм. Визначте модуль Юнга.

4. Який вантаж можна підняти на сталевому тросі діаметром 3 см при запасі міцності, що дорівнює 10, якщо межа міцності 7х10⁸ Н/м²?

5. Визначте жорсткість латунного стрижня довжиною 10 см та площею поперечного перерізу 2 мм². Модуль Юнга латуні 100 ГПа.

Задачі на розмірність

1. Якій фізичній величіні відповідає вираз: [] де F - сила, S- площа поперечного перерізу, Е – модуль Юнга?

а/ жорсткість;                                                  г/ абсолютне видовження;

б/потенціальна енергія;                                  д/ відносне видовження.

в/ механічна напруга;

2. Якій фізичній величіні відповідає вираз:  []. де F - сила, – абсолютне видовження, Е – модуль Юнга,S – площа поперечного перерізу?

а/ потенціальна енергія;                               г/ механічна напруга;                       

б/ відносне видовження;                             д/ жорсткість.

в/ абсолютне видовження;

3. Якій фізичній величіні відповідає вираз: [], де - механічна напруга, S- площа поперечного перерізу,  – абсолютне видовження?

а/ відносне видовження;                                                 г/ модуль Юнга;

б/ потенціальна енергія;                                                  д/ жорсткість.

в/робота;

Якісні задачі:

1.У старому віконному склі нижня частина зазвичай товща, ніж верхня. Чим це можна пояснити?

2. Чому в морозну погоду сніг скрипить під ногами?

Задачі в малюнках

1. Яких деформацій зазнають тіла на малюнках?

          а/                                    б/                                 в/                                       г/

Графічні задачі

1.Укажіть графік залежності модуля Юнга від розтягуючої сили.

   E                             E                            E                            E

                       F                           F                            F                            F

а/                           б/                           в/                           г/

2.Укажіть графік залежності потенціальної енергії від механічної напруги, прикладеної до тіла.

Е_п                        Е_п                         Е_п Е_п

а/                        б/                    в/                        г/  

Домашній експеримент

Кристал являє собою тверде тіло, частинки якого розташовані таким чином, що утворюють тривимірну періодичну просторову укладання – візуально це виглядає як правильний симетричний багатогранник. Кристали відомі своїми незвичайними фізичними і хімічними властивостями і тому не дивно, що вони є предметом вивчення таких наук, як кристалофізика, кристалографія, кристалооптика та кристалохімія. Найбільший кристал, створений природою, був виявлений в Мексиці: основним його елементом був гіпс, довжина сягала 15 м, а ширина – 1 м. 

(Джерело: pan-gospodar.com.ua). Тож у вас є можливість самостійно виростити кристал. Знайдіть за вказаною електронною адресою  інструкцію для процесу вирощування кристалів. І ми чекаємо результати вашого експерименту.

Для допитливих

1. Залізобетонна колона стискається силою F. Як частина навантаження припадає на залізо, якщо площа поперечного перерізу заліза складає площі поперечного перерізу бетону, а модуль пружності бетону становить модуля пружності заліза.

Щиро дякую за роботу!