Презентація до бінарного заняття-флешмоб "Властивості твердих тіл"

Бінарне семінарське заняття (флеш-моб) з технічної механіки та фізики

Те, що я чую, я забуваю. Те, що я бачу, я пам’ятаю. Те, що роблю, я розумію. Конфуцій.

КРОСВОРД

МММатеріальний об’єкт, який має масу, об’єм, форму

іолт. МММатеріальний об’єкт, який має масу, об’єм, форму

іолт. ММФізична величина, що характеризує ступінь взаємодії тіл

іолтиалс. ММФізична величина, що характеризує ступінь взаємодії тіл

іолтиалс. ММОдиниця вимірювання сили

тьюноніолтиалс. ММОдиниця вимірювання сили

тьюноніолтиалс. ММ Величина, яка характеризується своїм чисельним значенням та напрямком Напрямлений відрізок

тьюнонвроткеіолтиалс. ММНапрямлений відрізок

тьюнонвроткеіолтиалс. ММ Брус, що знаходиться під дією згинальних зусиль: поперечних сил, моментів та розподілених навантажень

лакбатьюнонвроткеіолтиалс. ММ Брус, що знаходиться під дією згинальних зусиль: поперечних сил, моментів та розподілених навантажень

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

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

лакбатьюнонвроткерепюаіолтиалс. ММВид деформації, при якому відбувається взаємне зміщення паралельних шарів матеріалу під впливом деформуючих сил

лакбатьюнонсвузвроткерепюаіолтиалс. ММВид деформації, при якому відбувається взаємне зміщення паралельних шарів матеріалу під впливом деформуючих сил

лакбатьюнонсвузвроткерепюаіолтиалс. ММЗміна розмірів, форми твердого тіла під дією зовнішніх сил

лакбатьюнондяіцамрофесвузвроткерепюаіолтиалс. ММЗміна розмірів, форми твердого тіла під дією зовнішніх сил

лакбатьюнондяіцамрофесвузвроткерепюаіолтиалс. ММ Однаковість фізичних властивостей твердих тіл у всіх напрямках

лакбатьюнондяіцамрофесвузвроткерепюаіолтиалсітозіпоря. ММОднаковість фізичних властивостей твердих тіл у всіх напрямках

лакбатьюнондяіцамрофесвузвроткерепюаіолтиалсітозіпоря. ММ Властивість твердих тіл чинити опір під дією зовнішніх навантажень

лакбатьюнондяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаіолтиалсітозіпоря. ММ Властивість твердих тіл чинити опір під дією зовнішніх навантажень

лакбатьюнондяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаіолтиалсітозіпоря. ММ Процес переходу речовини з твердого стану в рідкий

лакбатьюнондяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаіолтиалсвплаяннелітозіпоря. ММ Процес переходу речовини з твердого стану в рідкий

лакбатьюнондяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаіолтиалсвплаяннелітозіпоря. ММ Процес переходу речовини з твердого стану в газоподібний

лакбатьюнонісубляіцамдяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаіолтиалсвплаяннелітозіпоря. ММ Процес переходу речовини з твердого стану в газоподібний

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

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

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

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

лакбатьюнонісубляіцамдяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаіолтиалссьтжорсківплаяннелстькйітсіітозіпоря. ММ 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

лакбатьюнонісубляіцамдяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаіолтиалсогятзрсьтжорсківплаяннелстькйітсіітозіпоря. ММ 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

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

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

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

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

елакбатьюнонісубляіцамдяіцамрофеьтімінсвузвроткерепюаяннкручаеекнфроміолтиалсогятзрсьтжорсківплаяннелстькйітсіітозіпоря. ММ Залежність фізичних властивостей твердих тіл у різних напрямках 

телакбатьюнонісубляіцамдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаеекнфроміолтиалсогятзрсьтжорсківплаяннелстькйітсіітозіпоря. ММ Залежність фізичних властивостей твердих тіл у різних напрямках 

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

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

телакбатьюнонісубляіцамилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолтиалсогятзрсьтжорсківплаяннелстькйітсіітозіпоря. ММ Вид деформації, протилежний деформації розтягу

телакбатьюнонісубляіцамилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолттсискиалсогятзрсьтжорсківплаяннелстькйітсіітозіпоря. ММ Вид деформації, протилежний деформації розтягу

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

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

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

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

телакбатьюнонісубляіцамилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолттсисквнігииалсогятзрсьтжорсківплаяннеллпчитсатсіньстькйітсіітозіпоря. ММ Властивість твердих тіл відновлювати свою форму й об'єм після припинення дії зовнішніх сил

телакбатьюнонісубляіцамилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолттсисквнігииалсогятзрсьтжорскітьпружнісвплаяннеллпчитсатсіньстькйітсіітозіпоря. ММ Властивість твердих тіл відновлювати свою форму й об'єм після припинення дії зовнішніх сил

телакбатьюнонісубляіцамилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолттсисквнігииалсогятзрсьтжорскітьпружнісвплаяннеллпчитсатсіньстькйітсіітозіпоря. ММПроцес переходу речовини з рідкого стану в твердий

телакбатьюнонісубляіцамилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолттсисквнігииалсогятзрсьтжорскітьпружнісвплаяннеллпчитсатсіньакрисстіліяцазстькйітсіітозіпоря. ММПроцес переходу речовини з рідкого стану в твердий

телакбатьюнонісубляіцамилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолттсисквнігииалсогятзрсьтжорскітьпружнісвплаяннеллпчитсатсіньакрисстіліяцазстькйітсіітозіпоря. ММВластивість твердих тіл руйнуватися без помітної пластичної деформації

телакбатьюнонісубляіцамхитсіккрьилатскрдяіцамрофеьтімінсвузяіпорвроткерепюаянннкручзоаенфроміолттсисквнігииалсогятзрсьтжорскітьпружнісвплаяннеллпчитсатсіньакрисстіліяцазстькйітсіітозіпоря. ММВластивість твердих тіл руйнуватися без помітної пластичної деформації

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

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

Тема: «Властивості твердих тіл»

Мета заняття:- розглянути фізичну природу деформацій, їх види, закон Гука;- познайомитись із розрахунками на міцність при розтягу і стиску

План заняття:1. Фізичний зміст деформацій, механічного напруження, закону Гука;2. Розрахунки на міцність.

Випереджувальне завдання(постановка проблемних запитань, перегляд відео)

викладач спеціальних електротехнічних дисциплін Клочкова О. О.

1. Фізичний зміст деформацій, механічного напруження, закону Гука

Деформація – зміна розмірів, об'єму або форми твердого тіла під дією зовнішніх. Пружні деформації – деформація твердого тіла, яка зникає після припинення дії сили і тіло повністю відновлює форму та розміри. Пластичні деформації – деформація твердого тіла, яка залишається після припинення дії сили і тіло не відновлює повністю або частково розміри і об'єм.

Приклади пластичних деформацій

Приклади пружних деформацій

Види деформацій Розтяг (канати, троси, ланцюги, сухожилля)Стиск (колони, опори, стовпи, стіни, хребти)Зсув (заклепки, шпонки, болти, м'язи)Кручення = розтяг + зсув (свердла, шурупи, вали, шкіра)Згин = розтяг + стиск (мости, панелі, перекриття будівель, балки, кістки)

Пружна деформація розтягу-стиску

Пружна деформація зсуву

Пружна деформація кручення (розтяг + зсув)

Пружна деформація згину (розтяг + стиск)

Деформації в житті

Стиск. Розтяг Розглянемо детальніше деформації розтягу-стиску

Розтяг-стиск. Розтяг. Стискℓ₀ - початкова довжина стрижняℓ - кінцева довжина деформованого стрижня ∆ℓ - видовження стрижня

абсолютне видовження. ВИДОВЖЕННЯвідносне видовження∆ℓ > 0 - розтяг∆ℓ < 0 - стиск

Закон Гука. F=±k|∆ℓ| Fпруж – сила пружності;∆ℓ – видовження;k – коефіцієнт жорсткості S – площа поперечного перерізу стрижня ; ℓ₀ - початкова довжина стрижня;Е - модуль пружності або модуль Юнга

Закон Гука. F=±k|∆ℓ|;

Механічне напруженняσ (сигма) – механічне напруження;Fпруж – сила пружності;S – площа поперечного перерізу стрижня

2. Розрахунки на міцність

Метод допустимих напружень. Допустимим напруженням [σ] називається найбільше напруження, при якому забезпечується міцність і довговічність проєктованого елемента конструкції. Граничними називають стани, при яких конструкція, будівля або споруда перестає задовольняти заданим вимогам в процесі зведення або експлуатації.

Дві групи граничних станів. Перша група характеризується втратою стійкості і повною непридатністю до подальшої експлуатаціїДруга група характеризується наявністю ознак, при яких експлуатація конструкції або споруди хоча і утруднена, але повністю не виключається

Допустимі напруження для деяких матеріалів при статичній дії навантажень[σ]

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

Розглянемо детальніше: залежно від мети розрахунку розрізняють три види розрахунку на міцність: Перевірочний (перевірка на міцність);Проєктувальний розрахунок (підбір розмірів перетинів);Визначення допустимого навантаження.

1. Перевірочний (перевірка на міцність)При заданих значеннях поздовжньої сили і площі поперечного перерізу визначають робоче (розрахункове) напруження і порівнюють його з допустимим напруженням:σ = N/S≤[σ] 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 (підбір розмірів перетинів)Навантаження і матеріал (допустимі напруження) при цьому розрахунку відомі. Необхідно визначити площу поперечного перерізу, при якій буде забезпечена міцність елемента, який розраховується. S≥ N/[σ]

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[σ]

Аналогічно цьому умова міцності при розрахунку за граничними станами буде:1. Nрозр. ∕S≤R,е Nрозр. – розрахункове навантаження;R – розрахунковий опір;S – площа небезпечного перетину. Nрозр. ∕S= σ; σ = Nрозр. ∕S≤R

Зведемо в таблицю{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Вид розрахунку Метод допустимих напружень. Метод граничних станів. Перевірочний σ = N/S≤[σ]σ = Nрозр. ∕ S≤RПроєктувальний S≥ N/[σ]S≥Nрозр. ∕ [R]Визначення допустимого навантаження[N]≤S[σ]Nрозр. ≤S∙R

Розв'язання задачіПеревірити міцність стрижня при розтягу-стиску, центрально навантаженого двома зосередженими силами F1 = 100к. Н і F2 = 600к. Н. Матеріал стрижня – чавун сірий. Допустимі напруження при розтягу [σ]p=80 МПа і стиску [σ]c= 150 МПа. Рисунок 1

Епюра поздовжніх сил N для заданого стрижня. Рисунок 2

Розв'язання задачіДля правої частини стрижня небезпечним є перетин І-І, в якому діє поздовжня сила розтягу. Nр=100к. Н, а площа перерізу А1=42∙π/4=12,56см².σ = Nр/А1=100∙10³/12,56∙10¯⁴=79,6∙10⁶Н/м²=79,6 МПа<[σ]р=80 МПа. У лівій стислій частині стрижня поздовжня сила за абсолютною величиною дорівнює Nс=500к. Н і всі перетини небезпечні. А2 = 62 = 36 см2.σ = Nс/А2=500∙10³/36∙10¯⁴=138,9∙10⁶Н/м²=138,9 МПа<[σ]с=150 МПа

Задача для самостійного розв'язання Сталева штанга довжиною l=4 м має перетин у вигляді квадрата зі стороною а=20 мм. До кінця штанги підвішений вантаж Р1= 80к. Н. Посередині довжини до штанги приварені два швелера і на кожному з них закріплений вантаж Р2=10к. Н (рисунок 3). Модуль поздовжньої пружності стали Е=2·105 Н/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. Рисунок 3

Задача для самостійного розв'язання1. 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-I та II-II, знаходимо поздовжні сили. Ділянка. I-IДілянка II-IIРисунок 4 Рисунок 5

Задача для самостійного розв'язання2. Визначаємо напруження в поперечних перетинах штанги. Перетин. I-Iσ1 = N1/S=80∙10³/20∙20=80000/400=200 Н/мм²Перетин. II-IIσ2 = N2/S=100∙10³/20∙20=100000/400=250 Н/мм²Будуємо епюри поздовжніх сил та напружень (рисунок 6). Небезпечним є перетин верхньої ділянки, в її межах виникає найбільше робоче напруження. Штанга виготовлена з вуглецевої конструкційної сталі. Допустиме напруження для цього матеріалу:[σр] = 59-245 Н/мм2σ2=250 Н/мм2> [σр] = 59-245 Н/мм2 Зіставляючи напруження в межах ділянки II-II з допустимим, виявляємо, що має місце перенапруження.250-245/245∙100%=0,02=2%Таке незначне перенапруження ( не вище 5%) може бути допущено. Висновок: міцність штанги забезпечена. Рисунок 6

Задача для самостійного розв'язання3. Визначаємо поздовжню деформацію на небезпечній ділянці. Абсолютна деформація (абсолютне подовження):Δℓ=N∙ℓ/E∙S=100000∙2000/2∙10⁵∙400=2,5мм=0,25см=0,0025м. Відносна деформація (відносне подовження):ε=σ/Е=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:εḻ=µ∙ε=0,25∙0,00125=0,0003125=0,03125%Абсолютна зміна боку квадратного перетину: Δа=lεḻl∙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.

Деформации в жизни. Закріплення знань: назвіть види деформацій

Назвіть види деформацій

Підсумок заняття: Будівельник – творча і відповідальна професія. І саме Вам, шановні студенти, вирішувати, як буде в житті – так чи інакше?ТЦ, Рига, 2013

Обвал даху, Маріуполь. Житловий будинок, Дрогобич, 2019 Школа, Васильків, 2016 Міст, Харків

Архітектурні споруди натхненні природою

Природна міцність в основі будівництва

Незвичайні споруди

Домашнє завдання: Викладач фізики:вивчити конспект (§13.1-13.8, 14.1-14.8);Викладач технічної механіки: вивчити конспект ( с. 162-170 [2])

Дякуємо за роботу!Будьте допитливими та обізнаними!Заняття закінчено!