ზამბარის სიხისტის ფორმულა, ალბათ, ყველაზე მნიშვნელოვანი წერტილია ამ ელასტიური ელემენტების თემაში. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს არის სიმტკიცე, რომელიც თამაშობს ძალიან მნიშვნელოვან როლს იმაში, თუ რატომ გამოიყენება ეს კომპონენტები ასე ფართოდ.

დღეს პრაქტიკულად არცერთ ინდუსტრიას არ შეუძლია ზამბარების გარეშე; ისინი გამოიყენება ხელსაწყოების და ჩარხების მშენებლობაში, სოფლის მეურნეობაში, სამთო და სარკინიგზო აღჭურვილობის წარმოებაში, ენერგეტიკასა და სხვა ინდუსტრიებში. ისინი ერთგულად ემსახურებიან სხვადასხვა ერთეულების ყველაზე მნიშვნელოვან და კრიტიკულ ადგილებში, სადაც მათი თანდაყოლილი მახასიათებლებია საჭირო, პირველ რიგში, ზამბარის სიმტკიცე, რომლის ფორმულა ზოგადად ძალიან მარტივი და ნაცნობია ბავშვებისთვის სკოლიდან.

მუშაობის მახასიათებლები

ნებისმიერი ზამბარა არის ელასტიური პროდუქტი, რომელიც ექსპლუატაციის დროს ექვემდებარება სტატიკურ, დინამიურ და ციკლურ დატვირთვას. ამ ნაწილის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ იგი დეფორმირდება გარე ძალის ქვეშ და როდესაც ზემოქმედება ჩერდება, იგი აღადგენს პირვანდელ ფორმას და გეომეტრიულ ზომებს. დეფორმაციის პერიოდში გროვდება ენერგია, აღდგენის დროს – მისი გადაცემა.

სწორედ ამ თვისებამ დაუბრუნა პირვანდელ ფორმას, რამაც მოიტანა ამ ნაწილების ფართო გამოყენება: ეს არის შესანიშნავი ამორტიზატორები, სარქვლის ელემენტები, რომლებიც ხელს უშლიან ზედმეტ წნევას, აქსესუარები საზომი ინსტრუმენტებისთვის. ამ და სხვა სიტუაციებში, ელასტიური დეფორმაციის უნარის გამო, ისინი ასრულებენ მნიშვნელოვან სამუშაოს, ამიტომ მათგან მაღალი ხარისხი და საიმედოობაა საჭირო.

ზამბარების სახეები

ამ ნაწილების მრავალი სახეობა არსებობს, ყველაზე გავრცელებულია დაჭიმვის და შეკუმშვის ზამბარები.

• პირველ მათგანს დატვირთვის გარეშე აქვს ნულოვანი მოედანი, ანუ ხვეული ხვდება კოჭთან. დეფორმაციის პროცესში ისინი იჭიმება, მათი სიგრძე იზრდება. დატვირთვის შეწყვეტას თან ახლავს თავდაპირველი ფორმის დაბრუნება - ისევ ხვეული კოჭამდე.
• ეს უკანასკნელი, პირიქით, თავდაპირველად ბრუნავს გარკვეული ნაბიჯით მოხვევებს შორის და იკუმშება დატვირთვის ქვეშ. მონაცვლეობების შეხება არის ბუნებრივი შეზღუდვა მუდმივი ექსპოზიციისთვის.

თავდაპირველად, დაძაბულობის ზამბარისთვის იქნა ნაპოვნი მასზე შეჩერებული დატვირთვის მასის თანაფარდობა და მისი გეომეტრიული ზომის ცვლილება, რაც საფუძველი გახდა ზამბარის სიხისტის ფორმულის მასისა და სიგრძის მიხედვით.

სხვა რა სახის ზამბარებია

დეფორმაციის დამოკიდებულება გამოყენებულ გარე ძალაზე ასევე მოქმედებს სხვა ტიპის ელასტიური ნაწილებისთვის: ბრუნვა, ღუნვა, დისკის ფორმის და სხვა. არ აქვს მნიშვნელობა რომელ სიბრტყეში ძალები გამოიყენება მათზე: მასში, სადაც მდებარეობს ღერძული ხაზი, ან მის პერპენდიკულარულად, წარმოქმნილი დეფორმაცია პროპორციულია იმ ძალისა, რომლის დროსაც იგი მოხდა.

ძირითადი მახასიათებლები

ზამბარების ტიპის მიუხედავად, მათი მუშაობის მახასიათებლები, რომლებიც დაკავშირებულია მუდმივ დეფორმაციასთან, მოითხოვს შემდეგ პარამეტრებს:

• ელასტიურობის მუდმივი მნიშვნელობის შენარჩუნების უნარი მოცემულ პერიოდში.
• პლასტიურობა.
• რელაქსაციის წინააღმდეგობა, რის გამოც დეფორმაციები არ ხდება შეუქცევადი.
• სიძლიერე, ანუ უნარი გაუძლოს სხვადასხვა სახის დატვირთვას: სტატიკური, დინამიური, შოკი.

თითოეული ეს მახასიათებელი მნიშვნელოვანია, თუმცა, კონკრეტული სამუშაოსთვის ელასტიური კომპონენტის არჩევისას, უპირველეს ყოვლისა, საინტერესოა მისი სიმტკიცე, როგორც მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი იმისა, არის თუ არა იგი შესაფერისი ამ შემთხვევისთვის და რამდენ ხანს იმუშავებს.

რა არის სიმტკიცე

სიმტკიცე არის ნაწილის მახასიათებელი, რომელიც გვიჩვენებს, რამდენად მარტივი ან მარტივი იქნება მისი შეკუმშვა, რამდენი ძალა უნდა იქნას გამოყენებული ამისათვის. გამოდის, რომ დეფორმაცია, რომელიც ხდება დატვირთვის ქვეშ, უფრო დიდია, რაც უფრო დიდია გამოყენებული ძალა (ბოლოს და ბოლოს, ელასტიურ ძალას, რომელიც წარმოიქმნება მის წინააღმდეგ, აქვს იგივე მნიშვნელობა მოდულში). მაშასადამე, შესაძლებელია დეფორმაციის ხარისხის დადგენა, ელასტიურობის ძალის (გამოყენებული ძალის) ცოდნა და პირიქით, საჭირო დეფორმაციის ცოდნით, შესაძლებელია გამოვთვალოთ რა ძალაა საჭირო.

სიხისტის/ელასტიურობის კონცეფციის ფიზიკური საფუძვლები

ზამბარზე მოქმედი ძალა ფორმას იცვლის. მაგალითად, დაჭიმვის/შეკუმშვის ზამბარები გარე ძალის გავლენით მცირდება ან გრძელდება. ჰუკის კანონის მიხედვით (ეს არის ფორმულის სახელი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ზამბარის სიხისტის კოეფიციენტი), ძალა და დეფორმაცია ერთმანეთის პროპორციულია კონკრეტული ნივთიერების ელასტიურობის ფარგლებში. გარედან მიყენებული დატვირთვის საწინააღმდეგოდ, წარმოიქმნება ძალა, რომელიც არის იგივე სიდიდისა და საპირისპირო ნიშნით, რომელიც მიზნად ისახავს ნაწილის თავდაპირველი ზომების და მისი ფორმის აღდგენას.

ამ ელასტიური ძალის ბუნება ელექტრომაგნიტურია, ის წარმოიქმნება მასალის სტრუქტურულ ელემენტებს (მოლეკულებსა და ატომებს) შორის განსაკუთრებული ურთიერთქმედების შედეგად, საიდანაც ეს ნაწილი მზადდება. ამრიგად, რაც უფრო დიდია სიმტკიცე, ანუ რაც უფრო რთულია ელასტიური ნაწილის გაჭიმვა/შეკუმშვა, მით მეტია ელასტიურობის კოეფიციენტი. ეს მაჩვენებელი გამოიყენება, კერძოდ, ზამბარების წარმოებისთვის კონკრეტული მასალის არჩევისას სხვადასხვა სიტუაციებში გამოსაყენებლად.

როგორ გაჩნდა ფორმულის პირველი ვერსია

ზამბარის სიხისტის გამოთვლის ფორმულა, რომელსაც ჰუკის კანონი ჰქვია, ექსპერიმენტულად შეიქმნა. ექსპერიმენტების დროს ელასტიურ ელემენტზე დაკიდებული სხვადასხვა მასის დატვირთვით, გაზომეს მისი გაჭიმვის სიდიდე. ასე რომ, აღმოჩნდა, რომ ერთი და იგივე საცდელი ნაწილი სხვადასხვა დატვირთვის ქვეშ განიცდის სხვადასხვა დეფორმაციას. უფრო მეტიც, გარკვეული რაოდენობის წონის შეჩერებამ, იდენტური მასით, აჩვენა, რომ ყოველი დამატებული/ამოღებული წონა იმავე რაოდენობით ზრდის/ამცირებს ელასტიური ელემენტის სიგრძეს.

ამ ექსპერიმენტების შედეგად გამოჩნდა შემდეგი ფორმულა: kx \u003d მგ, სადაც k არის კოეფიციენტის მუდმივი მოცემული ზამბარისთვის, x არის ზამბარის სიგრძის ცვლილება, m არის მისი მასა და g არის აჩქარება. თავისუფალი ვარდნა (მიახლოებითი მნიშვნელობა 9,8 მ/წმ²) .

ამრიგად, აღმოაჩინეს სიხისტის თვისება, რომელიც, როგორც ელასტიურობის კოეფიციენტის განსაზღვრის ფორმულა, პოულობს ყველაზე ფართო გამოყენებას ნებისმიერ ინდუსტრიაში.

სიხისტის ფორმულა

თანამედროვე სკოლის მოსწავლეების მიერ შესწავლილი ფორმულა, თუ როგორ უნდა ვიპოვოთ ზამბარის სიხისტის კოეფიციენტი, არის ძალისა და სიდიდის თანაფარდობა, რომელიც აჩვენებს ზამბარის სიგრძის ცვლილებას, რაც დამოკიდებულია ამ ზემოქმედების სიდიდეზე (ან

მისი ტოლი დრეკადობის ძალის მოდულში). ეს ფორმულა ასე გამოიყურება: F = -kx. ამ ფორმულიდან გამომდინარე, დრეკადობის ელემენტის სიხისტის კოეფიციენტი უდრის დრეკადობის ძალის თანაფარდობას მისი სიგრძის ცვლილებასთან. ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების SI საერთაშორისო სისტემაში ის იზომება ნიუტონებში მეტრზე (N/m).

ფორმულის დაწერის კიდევ ერთი გზა: იანგის კოეფიციენტი

დაჭიმვის/კომპრესიული დეფორმაცია ფიზიკაში ასევე შეიძლება აღწერილი იყოს ოდნავ შეცვლილი ჰუკის კანონით. ფორმულა მოიცავს ფარდობითი დაძაბულობის მნიშვნელობებს (სიგრძის ცვლილების თანაფარდობა მის საწყის მნიშვნელობასთან) და სტრესს (ძალის თანაფარდობა ნაწილის კვეთის ფართობთან). ფარდობითი დეფორმაცია და დაძაბულობა ამ ფორმულის მიხედვით პროპორციულია და პროპორციულობის კოეფიციენტი არის იანგის მოდულის საპასუხო.

იანგის მოდული საინტერესოა იმით, რომ იგი განისაზღვრება მხოლოდ მასალის თვისებებით და არანაირად არ არის დამოკიდებული არც ნაწილის ფორმაზე და არც მის ზომებზე.

მაგალითად, იანგის მოდული 100-ზე

უდრის თუ არა ის დაახლოებით ერთს თერთმეტი ნულით (ერთეული - N/კვ.მ).

სიხისტის კოეფიციენტის ცნების მნიშვნელობა

სიმყარის კოეფიციენტი - პროპორციულობის კოეფიციენტი ჰუკის კანონიდან. მას ასევე სამართლიანად უწოდებენ ელასტიურობის კოეფიციენტს.

სინამდვილეში, ის აჩვენებს ძალის რაოდენობას, რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული ელასტიურ ელემენტზე, რათა შეიცვალოს მისი სიგრძე ერთით (გამოყენებულ საზომ სისტემაში).

ამ პარამეტრის მნიშვნელობა დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე, რომლებიც ახასიათებს გაზაფხულს:

• მასალა, რომელიც გამოიყენება მის წარმოებაში.
• ფორმები და დიზაინის მახასიათებლები.
• გეომეტრიული ზომები.

ამ ინდიკატორის მიხედვით შეგიძლიათ

დავასკვნათ, რამდენად მდგრადია პროდუქტი ტვირთის ზემოქმედების მიმართ, ანუ როგორი იქნება მისი წინააღმდეგობა გარე გავლენის გამოყენებისას.

ზამბარების გაანგარიშების თავისებურებები

გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა ვიპოვოთ ზამბარის სიმტკიცე, ფორმულა, ალბათ, ერთ-ერთი ყველაზე მეტად გამოიყენება თანამედროვე დიზაინერების მიერ. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს ელასტიური ნაწილები გამოიყენება თითქმის ყველგან, ანუ საჭიროა მათი ქცევის გამოთვლა და არჩევა, რომელიც იდეალურად გაუმკლავდება მათ მოვალეობებს.

ჰუკის კანონი ძალიან მარტივად აჩვენებს ელასტიური ნაწილის დეფორმაციის დამოკიდებულებას გამოყენებულ ძალაზე; ინჟინრები იყენებენ უფრო ზუსტ ფორმულებს სიხისტის კოეფიციენტის გამოსათვლელად, მიმდინარე პროცესის ყველა მახასიათებლის გათვალისწინებით.

Მაგალითად:

• თანამედროვე ინჟინერია ცილინდრულ გრეხილ ზამბარს განიხილავს, როგორც მავთულის სპირალს წრიული კვეთით და მისი დეფორმაცია სისტემაში არსებული ძალების გავლენით წარმოდგენილია ელემენტარული ძვრების სიმრავლით.
• როდესაც მოხრილი დეფორმირებულია, დეფორმაცია ითვლება ღეროს გადახრად, რომელიც მდებარეობს მისი ბოლოებით საყრდენებზე.

ზამბარის შეერთებების სიხისტის გაანგარიშების თავისებურებები

მნიშვნელოვანი პუნქტია რამდენიმე ელასტიური ელემენტის გაანგარიშება, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში ან პარალელურად.

რამდენიმე ნაწილის პარალელური განლაგებით, ამ სისტემის საერთო სიმტკიცე განისაზღვრება ცალკეული კომპონენტების კოეფიციენტების მარტივი ჯამით. როგორც ადვილად ხედავთ, სისტემის სიმტკიცე უფრო დიდია, ვიდრე ერთი ნაწილის.

თანმიმდევრული განლაგებით, ფორმულა უფრო რთულია: მთლიანი სიხისტის ორმხრივი ტოლია თითოეული კომპონენტის სიხისტის ორმხრივი ჯამის. ამ ვარიანტში ჯამი ტერმინებზე ნაკლებია.

ამ დამოკიდებულებების გამოყენებით, ადვილია განსაზღვროთ ელასტიური კომპონენტების სწორი არჩევანი კონკრეტული შემთხვევისთვის.

ბუნება, როგორც ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების მაკროსკოპული გამოვლინება. სხეულის გაჭიმვის/შეკუმშვის უმარტივეს შემთხვევაში დრეკადობის ძალა მიმართულია სხეულის ნაწილაკების გადაადგილების საწინააღმდეგოდ, ზედაპირის პერპენდიკულარულად.

ძალის ვექტორი სხეულის დეფორმაციის მიმართულების საპირისპიროა (მისი მოლეკულების გადაადგილება).

ჰუკის კანონი

ერთგანზომილებიანი მცირე ელასტიური დეფორმაციების უმარტივეს შემთხვევაში, დრეკადობის ძალის ფორმულას აქვს ფორმა:

,

სად არის სხეულის სიმტკიცე, არის დეფორმაციის სიდიდე.

სიტყვიერ ფორმულირებაში ჰუკის კანონი ასე იკითხება:

სხეულის დეფორმაციის შედეგად წარმოქმნილი ელასტიური ძალა პირდაპირპროპორციულია სხეულის დრეკადობისა და მიმართულია სხეულის ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულების საპირისპიროდ სხვა ნაწილაკებთან მიმართებაში დეფორმაციის დროს.

არაწრფივი დეფორმაციები

დეფორმაციის სიდიდის მატებასთან ერთად, ჰუკის კანონი წყვეტს მოქმედებას, ელასტიური ძალა იწყებს კომპლექსურ დამოკიდებულებას დაძაბულობის ან შეკუმშვის სიდიდეზე.

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

ნახეთ, რა არის "ელასტიურობის ძალა" სხვა ლექსიკონებში:

ელასტიური ძალა- ელასტიური ენერგია - თემები ნავთობისა და გაზის ინდუსტრია სინონიმები ელასტიური ენერგია EN ელასტიური ენერგია ... ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

ელასტიური ძალა- tamprumo jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vidinės kūno jėgos, veikiančios prieš jį deformuojančias išorines jėąąąs ir iš dalies ar visišūųų kūno jėgos. Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

ელასტიური ძალა- tamprumo jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ელასტიური ძალის ვოკ. ელასტიური კრაფტი, ფ რუს. დრეკადობის ძალა, f; ელასტიური ძალა, fpranc. ძალის ელასტიური, f … Fizikos Terminų žodynas

FORCE- სხეულზე მექანიკური ზემოქმედების ვექტორული რაოდენობის საზომი სხვა სხეულებიდან, ისევე როგორც სხვა ფიზიკური ზემოქმედების ინტენსივობა. პროცესები და სფეროები. ძალები განსხვავებულია: (1) S. Ampère, ძალა, რომლითაც (იხ.) მოქმედებს გამტარზე დენით; ძალის ვექტორის მიმართულება ... ... დიდი პოლიტექნიკური ენციკლოპედია

"ძალა" გადამისამართება აქ; აგრეთვე სხვა მნიშვნელობები. ძალის განზომილება LMT−2 SI ერთეული ... ვიკიპედია

"ძალა" გადამისამართება აქ; აგრეთვე სხვა მნიშვნელობები. ძალის განზომილება LMT−2 SI ერთეული ნიუტონი ... ვიკიპედია

არსებობს., ფ., გამოყენება. მაქს. ხშირად მორფოლოგია: (არა) რა? ძალა რისთვის? ძალა, (იხილეთ) რა? ძალა ვიდრე? რაზეა ძალა? სიძლიერის შესახებ; pl. რა? ძალა, (არა) რა? ძალა რისთვის? ძალები, (იხილეთ) რა? ძალა ვიდრე? ძალები რაზე? ძალების შესახებ 1. ცოცხალთა უნარს ძალა ჰქვია ... ... დიმიტრიევის ლექსიკონი

მექანიკის დარგი, რომელშიც შესწავლილია დატვირთვის ზემოქმედებით მოსვენებულ ან მოძრავ დრეკად სხეულებში წარმოქმნილი გადაადგილებები, დეფორმაციები და ძაბვები. U.t. ეფუძნება სიძლიერის, დეფორმაციისა და სტაბილურობის გამოთვლებს მშენებლობაში, ბიზნესში, ავიაციაში და ... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

მექანიკის დარგი, რომელშიც შესწავლილია დატვირთვის ზემოქმედებით მოსვენებულ ან მოძრავ დრეკად სხეულებში წარმოქმნილი გადაადგილებები, დეფორმაციები და ძაბვები. W.t. თეორიული. მშენებლობაში სიმტკიცის, დეფორმაციისა და სტაბილურობის გამოთვლების საფუძველი. საქმე…… ფიზიკური ენციკლოპედია

მექანიკის ფილიალი (იხ. მექანიკა), რომელიც სწავლობს გადაადგილებებს, დაჭიმულობას და დაძაბულობას, რომლებიც წარმოიქმნება დრეკად სხეულებში დასვენების დროს ან მოძრაობისას დატვირთვის მოქმედებით. W. t. თეორიული საფუძველი სიმტკიცის, დეფორმაციისა და ... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

წიგნები

• სიმტკიცე და დეფორმაცია. ელასტიურობის გამოყენებითი თეორია ტომი 2, A. Feppl. რუსული თარგმანის რედაქტორის წინასიტყვაობა მეორე ტომში. A. Feppl-ისა და L. Feppl-ის წიგნის მეორე ტომის გამოცემა იმდენად გაჭიანურდა, რომ პირველი ვარაუდები რიგის განთავსების შესახებ ...

დედამიწის მახლობლად მდებარე ყველა სხეულზე გავლენას ახდენს მისი მიზიდულობა. გრავიტაციის გავლენით წვიმის წვეთები, ფიფქები, ტოტებიდან მოწყვეტილი ფოთლები დედამიწაზე ეცემა.

მაგრამ როდესაც იგივე თოვლი დევს სახურავზე, ის მაინც იზიდავს დედამიწას, მაგრამ ის არ ვარდება სახურავიდან, არამედ რჩება მოსვენებულ მდგომარეობაში. რა უშლის ხელს მის დაცემას? სახურავი. ის მოქმედებს თოვლზე გრავიტაციის ტოლი ძალით, მაგრამ მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით. რა არის ეს ძალა?

სურათი 34, a გვიჩვენებს დაფას, რომელიც დევს ორ სადგამზე. თუ წონა მოთავსებულია მის შუაში, მაშინ სიმძიმის გავლენით წონა დაიწყებს მოძრაობას, მაგრამ გარკვეული პერიოდის შემდეგ, დაფის მოხრილი, ის შეჩერდება (სურ. 34, ბ). ამ შემთხვევაში, სიმძიმის ძალა დაბალანსდება იმ ძალით, რომელიც მოქმედებს წონაზე მოსახვევი დაფის მხრიდან და მიმართულია ვერტიკალურად ზემოთ. ამ ძალას ე.წ ელასტიური ძალა. ელასტიური ძალა წარმოიქმნება დეფორმაციის დროს. დეფორმაციაარის სხეულის ფორმის ან ზომის ცვლილება. დეფორმაციის ერთ-ერთი სახეობაა მოხრა. რაც უფრო მეტად იღუნება საყრდენი, მით მეტია ელასტიური ძალა, რომელიც მოქმედებს ამ საყრდენიდან სხეულზე. სანამ სხეული (წონა) დაფაზე დაიდება, ეს ძალა არ იყო. სიმძიმის გადაადგილებისას, რომელიც უფრო და უფრო იხრებოდა მის საყრდენს, ელასტიური ძალაც მატულობდა. იმ მომენტში, როდესაც წონა ჩერდება, ელასტიურმა ძალამ მიაღწია მიზიდულობის ძალას და მათი შედეგი გახდა ნულის ტოლი.

თუ საყრდენზე საკმარისად მსუბუქი ობიექტია მოთავსებული, მაშინ მისი დეფორმაცია შეიძლება ისეთი უმნიშვნელო აღმოჩნდეს, რომ საყრდენის ფორმის ცვლილება ვერ შევამჩნიოთ. მაგრამ დეფორმაცია მაინც იქნება! და მასთან ერთად იმოქმედებს ელასტიური ძალაც, რომელიც ხელს უშლის ამ საყრდენზე მდებარე სხეულის დაცემას. ასეთ შემთხვევებში (როდესაც სხეულის დეფორმაცია შეუმჩნეველია და საყრდენის ზომის ცვლილება შეიძლება უგულებელვყოთ), ელასტიური ძალა ე.წ. დამხმარე რეაქციის ძალა.

თუ საყრდენის ნაცვლად გამოყენებულია რაიმე სახის საკიდი (ძაფი, თოკი, მავთული, კვერთხი და ა.შ.), მაშინ მასზე დამაგრებული საგანიც შეიძლება დაისვენოს. მიზიდულობის ძალა აქ ასევე დაბალანსდება ელასტიურობის საპირისპირო მიმართული ძალით. ამ შემთხვევაში ელასტიური ძალა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ საკიდი იჭიმება მასზე მიმაგრებული დატვირთვის მოქმედებით. გაჭიმვასხვა სახის დამახინჯება.

დრეკადობის ძალა ასევე ჩნდება, როდესაც შეკუმშვა. სწორედ ის ასწორებს შეკუმშულ ზამბარს და უბიძგებს მასზე მიმაგრებულ სხეულს (იხ. სურ. 27, ბ).

დრეკადობის ძალის შესწავლაში დიდი წვლილი შეიტანა ინგლისელმა მეცნიერმა რ.ჰუკმა. 1660 წელს, როდესაც ის 25 წლის იყო, დაადგინა კანონი, რომელიც მოგვიანებით მისი სახელი დაარქვეს. ჰუკის კანონი ამბობს:

დრეკადობის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება სხეულის დაჭიმვის ან შეკუმშვისას, მისი დრეკადობის პროპორციულია.

თუ სხეულის გახანგრძლივება, ანუ მისი სიგრძის ცვლილება აღინიშნება x-ით, ხოლო დრეკადობის ძალა აღინიშნება F კონტროლით, მაშინ ჰუკის კანონს შეიძლება მივცეთ შემდეგი მათემატიკური ფორმა:

F კონტროლი \u003d kx,

სადაც k არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, ე.წ სიმტკიცესხეული. თითოეულ სხეულს აქვს თავისი სიმტკიცე. რაც უფრო დიდია სხეულის სიმტკიცე (ზამბარა, მავთული, ღერო და ა.შ.), მით უფრო ნაკლებად იცვლის ის სიგრძეს მოცემული ძალის მოქმედებით.

SI სიხისტის ერთეული არის ნიუტონი მეტრზე(1 ნ/მ).

ჩაატარა მთელი რიგი ექსპერიმენტები, რომლებმაც დაადასტურა ეს კანონი, ჰუკმა უარი თქვა მის გამოქვეყნებაზე. ამიტომ, დიდი ხნის განმავლობაში არავინ იცოდა მისი აღმოჩენის შესახებ. 16 წლის შემდეგაც კი, ჯერ კიდევ არ ენდობოდა თავის კოლეგებს, ჰუკმა ერთ-ერთ წიგნში მისცა თავისი კანონის მხოლოდ დაშიფრული ფორმულირება (ანაგრამა). მან შეხედა

მას შემდეგ, რაც ორი წელი ელოდა კონკურენტებს თავიანთი აღმოჩენების მოთხოვნით, მან საბოლოოდ გაშიფრა თავისი კანონი. ანაგრამა გაიშიფრა შემდეგნაირად:

ut tensio, sic vis

(რაც ლათინურად ნიშნავს: რა არის დაძაბულობა, ასეთია ძალა). „ნებისმიერი ზამბარის სიძლიერე, - წერდა ჰუკი, - მისი გაჭიმვის პროპორციულია.

ჰუკი სწავლობდა ელასტიურიდეფორმაციები. ასე ჰქვია დეფორმაციებს, რომლებიც ქრება გარე გავლენის შეწყვეტის შემდეგ. თუ, მაგალითად, ზამბარა ოდნავ გაიწელა და შემდეგ გაათავისუფლეს, ის დაუბრუნდება პირვანდელ ფორმას. მაგრამ იგივე ზამბარა შეიძლება ისე გაიჭიმოს, რომ გამოშვების შემდეგ დაჭიმული დარჩეს. დეფორმაციები, რომლებიც არ ქრება გარე გავლენის შეწყვეტის შემდეგ, ეწოდება პლასტმასის.

პლასტიკური დეფორმაციები გამოიყენება პლასტილინისა და თიხისგან მოდელირებისას, ლითონის დამუშავებისას - გაყალბება, ჭედურობა და ა.შ.

პლასტიკური დეფორმაციებისთვის ჰუკის კანონი არ არის დაკმაყოფილებული.

ძველ დროში ზოგიერთი მასალის ელასტიურმა თვისებებმა (კერძოდ, ისეთი ხის, როგორიცაა უწო) ჩვენს წინაპრებს საშუალება მისცა გამოეგონა. ხახვი- ხელის იარაღი, რომელიც შექმნილია გაჭიმული მშვილდოსნის ელასტიური ძალის დახმარებით ისრებისთვის.

დაახლოებით 12 ათასი წლის წინ გამოჩნდა, მშვილდი მრავალი საუკუნის განმავლობაში არსებობდა, როგორც მსოფლიოს თითქმის ყველა ტომისა და ხალხის მთავარი იარაღი. ცეცხლსასროლი იარაღის გამოგონებამდე მშვილდი იყო ყველაზე ეფექტური საბრძოლო იარაღი. ინგლისელ მშვილდოსნებს შეეძლოთ წუთში 14 ისრის სროლა, რაც ბრძოლაში მშვილდის მასიური გამოყენებით ქმნიდა ისრების მთელ ღრუბელს. მაგალითად, აგინკურის ბრძოლაში (ასწლიანი ომის დროს) ნასროლი ისრების რაოდენობა დაახლოებით 6 მილიონი იყო!

შუა საუკუნეებში ამ ძლიერი იარაღის ფართოდ გამოყენებამ საზოგადოების გარკვეული წრეების გამართლებული პროტესტი გამოიწვია. 1139 წელს ლატერანის (საეკლესიო) საბჭომ, რომელიც შეიკრიბა რომში, აკრძალა ამ იარაღის გამოყენება ქრისტიანების წინააღმდეგ. თუმცა, ბრძოლა „მშვილდის განიარაღებისთვის“ წარმატებული არ აღმოჩნდა და მშვილდი, როგორც სამხედრო იარაღი, ადამიანებმა კიდევ ხუთასი წლის განმავლობაში იყენებდნენ.

მშვილდის დიზაინის გაუმჯობესებამ და არბალეტის შექმნამ განაპირობა ის, რომ მათგან ნასროლმა ისრებმა დაიწყეს ნებისმიერი ჯავშნის ხვრეტა. მაგრამ სამხედრო მეცნიერება არ ჩერდებოდა. ხოლო XVII საუკუნეში. მშვილდი ცეცხლსასროლი იარაღით იყო ჩანაცვლებული.

დღესდღეობით, მშვილდოსნობა სპორტის ერთ-ერთი სახეობაა.

1. რა შემთხვევაში ჩნდება დრეკადობის ძალა? 2. რას ჰქვია დეფორმაცია? მიეცით დეფორმაციების მაგალითები. 3. ჩამოაყალიბეთ ჰუკის კანონი. 4. რა არის სიხისტე? 5. რით განსხვავდება ელასტიური დეფორმაციები პლასტმასისგან?

ბუნებაში ყველაფერი ურთიერთდაკავშირებულია და განუწყვეტლივ ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან. მისი თითოეული ნაწილი, მისი თითოეული კომპონენტი და ელემენტი მუდმივად ექვემდებარება ძალების მთელ კომპლექსს.

იმისდა მიუხედავად, რომ მათი რაოდენობა საკმაოდ დიდია, ისინი შეიძლება დაიყოს ოთხ ტიპად:

1. გრავიტაციული ხასიათის ძალები.

2. ელექტრომაგნიტური ხასიათის ძალები.

3. ძლიერი ტიპის ძალები.

ფიზიკაში არის დრეკადი დეფორმაცია. ელასტიური დეფორმაცია არის დეფორმაციის ფენომენი, რომელშიც ის ქრება მას შემდეგ, რაც გარე ძალები შეწყვეტენ მოქმედებას. ასეთი დეფორმაციის შემდეგ სხეული იღებს პირვანდელ ფორმას. ამრიგად, ელასტიური ძალა, რომლის განმარტება ამბობს, რომ სხეულში ჩნდება ელასტიური დეფორმაციის შემდეგ, არის პოტენციური ძალა. პოტენციური ძალა, ან კონსერვატიული ძალა, არის ძალა, რომელშიც მისი მუშაობა არ შეიძლება იყოს დამოკიდებული მის ტრაექტორიაზე, მაგრამ დამოკიდებულია მხოლოდ ძალების გამოყენების საწყის და საბოლოო წერტილებზე. კონსერვატიული ან პოტენციური ძალის მუშაობა დახურულ გზაზე იქნება ნული.

შეიძლება ითქვას, რომ ელასტიურ ძალას აქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება. ეს ძალა შეიძლება შეფასდეს, როგორც ნივთიერების ან სხეულის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების მაკროსკოპული გამოვლინება. ნებისმიერ შემთხვევაში, როდესაც ხდება სხეულის შეკუმშვა ან გაჭიმვა, ვლინდება ელასტიური ძალა. იგი მიმართულია დეფორმაციის გამომწვევი ძალის წინააღმდეგ, მოცემული სხეულის ნაწილაკების გადაადგილების საპირისპირო მიმართულებით და პერპენდიკულარულია სხეულის ზედაპირის დეფორმაციაზე. ასევე, ამ ძალის ვექტორი მიმართულია სხეულის დეფორმაციის საპირისპირო მიმართულებით (მისი მოლეკულების გადაადგილება).

მის მიხედვით ხდება იმ დრეკადობის ძალის სიდიდის გამოთვლა, რომელიც წარმოიქმნება სხეულში დეფორმაციის დროს.მის მიხედვით დრეკადობის ძალა უდრის სხეულის სიხისტისა და ამ სხეულის დეფორმაციის კოეფიციენტის ცვლილების ნამრავლს. ჰუკის კანონის თანახმად, დრეკადობის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება სხეულის ან ნივთიერების გარკვეული დეფორმაციის დროს, პირდაპირპროპორციულია ამ სხეულის გახანგრძლივებასთან და მიმართულია იმ მიმართულებით, რომლითაც მოძრაობენ ამ სხეულის ნაწილაკები. სხვა ნაწილაკები დეფორმაციის მომენტში.

გარკვეული სხეულის სიხისტის ინდექსი ან პროპორციული კოეფიციენტი დამოკიდებულია სხეულის დასამზადებლად გამოყენებულ მასალაზე. ასევე, სიხისტე დამოკიდებულია მოცემული სხეულის გეომეტრიულ პროპორციებსა და ფორმაზე. დრეკადობის ძალასთან მიმართებაში ასევე არსებობს ისეთი რამ, როგორიცაა დაძაბულობა არის დრეკადობის მოდულის თანაფარდობა განსახილველი მონაკვეთის მოცემულ წერტილში ერთეულ ფართობთან. თუ ჰუკის კანონს დავუკავშირებთ ამ ტიპის ძაბვას, მაშინ მისი ფორმულირება გარკვეულწილად განსხვავებულად ჟღერს. მექანიკური ტიპის დაძაბულობა, რომელიც ჩნდება სხეულში მისი დეფორმაციის დროს, ყოველთვის პროპორციულია ამ სხეულის შედარებითი დრეკადობის. უნდა გავითვალისწინოთ, რომ ჰუკის კანონის ეფექტი შემოიფარგლება მხოლოდ მცირე დეფორმაციებით. არსებობს დაძაბულობის ლიმიტები, რომლითაც მოქმედებს ეს კანონი. თუ ისინი გადააჭარბებს, მაშინ ელასტიური ძალა გამოითვლება რთული ფორმულების გამოყენებით, მიუხედავად ჰუკის კანონისა.

ჩვენ ვაგრძელებთ ზოგიერთი თემის მიმოხილვას "მექანიკის" განყოფილებიდან. ჩვენი დღევანდელი შეხვედრა ელასტიურობის ძალას ეძღვნება.

სწორედ ეს ძალა უდევს საფუძვლად მექანიკური საათების მუშაობას, მას ექვემდებარება ამწეების საბუქსირე თოკები და კაბელები, მანქანებისა და მატარებლების ამორტიზატორები. ტესტირება ხდება ბურთით და ჩოგბურთის ბურთით, რაკეტით და სხვა სპორტული ინვენტარით. როგორ წარმოიქმნება ეს ძალა და რა კანონებს ემორჩილება?

როგორ იბადება ელასტიურობის ძალა?

გრავიტაციის გავლენით მეტეორიტი მიწაზე ვარდება და ... იყინება. რატომ? ქრება დედამიწის გრავიტაცია? არა. ძალა უბრალოდ არ შეიძლება გაქრეს. მიწასთან შეხების მომენტში დაბალანსებულია სხვა ძალით, რომელიც ტოლია სიდიდით და საპირისპირო მიმართულებით.და მეტეორიტი, ისევე როგორც სხვა სხეულები დედამიწის ზედაპირზე, ისვენებს.

ეს დამაბალანსებელი ძალა არის ელასტიური ძალა.

იგივე ელასტიური ძალები ჩნდება სხეულში ყველა სახის დეფორმაციისთვის:

• გაჭიმვა;
• შეკუმშვა;
• თრევა;
• მოხრილი;
• ტორსიონი.

დეფორმაციის შედეგად წარმოქმნილ ძალებს ელასტიური ეწოდება.

დრეკადობის ძალის ბუნება

დრეკადობის ძალების გაჩენის მექანიზმი ახსნილი იქნა მხოლოდ მე-20 საუკუნეში, როდესაც დადგინდა მოლეკულური ურთიერთქმედების ძალების ბუნება. ფიზიკოსებმა მათ უწოდეს "გიგანტები მოკლე ხელებით". რას ნიშნავს ეს მახვილგონივრული შედარება?

მოლეკულებსა და მატერიის ატომებს შორის მოქმედებენ მიზიდულობისა და მოგერიების ძალები. ასეთი ურთიერთქმედება განპირობებულია მათში შემავალი უმცირესი ნაწილაკებით, რომლებიც ატარებენ დადებით და უარყოფით მუხტებს. ეს ძალები საკმარისად დიდია.(აქედან გამომდინარე სიტყვა გიგანტი), მაგრამ ჩნდება მხოლოდ ძალიან მცირე მანძილზე.(მოკლე ხელებით). მოლეკულის სამჯერ მეტი დიამეტრის ტოლ დისტანციებზე, ეს ნაწილაკები იზიდავენ, "სიხარულით" მიდიან ერთმანეთისკენ.

მაგრამ, შეხების შემდეგ, ისინი იწყებენ ერთმანეთის აქტიურ მოგერიებას.

დაძაბულობის დეფორმაციით, მოლეკულებს შორის მანძილი იზრდება. მოლეკულათაშორისი ძალები ამცირებენ მას. შეკუმშვისას მოლეკულები უახლოვდებიან ერთმანეთს, რაც იწვევს მოლეკულების უკუგებას.

და რადგან ყველა სახის დეფორმაცია შეიძლება შემცირდეს შეკუმშვამდე და დაძაბულობამდე, ელასტიური ძალების გამოჩენა ნებისმიერი დეფორმაციისთვის შეიძლება აიხსნას ამ მოსაზრებებით.

ჰუკის კანონი

თანამემამულემ და თანამედროვემ შეისწავლა ელასტიურობის ძალები და მათი ურთიერთობა სხვა ფიზიკურ სიდიდეებთან. იგი ითვლება ექსპერიმენტული ფიზიკის ფუძემდებლად.

მეცნიერი აგრძელებდა ექსპერიმენტებს დაახლოებით 20 წლის განმავლობაში.მან ჩაატარა ექსპერიმენტები ზამბარების დაძაბულობის დეფორმაციაზე მათგან სხვადასხვა ტვირთის ჩამოკიდებით. შეჩერებული დატვირთვა იწვევდა ზამბარის დაჭიმვას, სანამ მასში წარმოქმნილი დრეკადი ძალა არ დააბალანსებდა ტვირთის წონას.

მრავალი ექსპერიმენტის შედეგად, მეცნიერი ასკვნის: გამოყენებული გარე ძალა იწვევს მის ტოლ ელასტიურ ძალას, რომელიც მოქმედებს საპირისპირო მიმართულებით.

მის მიერ ჩამოყალიბებული კანონი (ჰუკის კანონი) ასეთია:

სხეულის დეფორმაციის შედეგად წარმოქმნილი დრეკადობის ძალა დეფორმაციის სიდიდის პირდაპირპროპორციულია და მიმართულია ნაწილაკების მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით.

ჰუკის კანონის ფორმულა ასეთია:

• F არის მოდული, ანუ დრეკადობის ძალის რიცხვითი მნიშვნელობა;
• x - სხეულის სიგრძის ცვლილება;
• k - სიხისტის კოეფიციენტი, სხეულის ფორმის, ზომისა და მასალის მიხედვით.

მინუს ნიშანი მიუთითებს, რომ ელასტიური ძალა მიმართულია ნაწილაკების გადაადგილების საწინააღმდეგო მიმართულებით.

თითოეულ ფიზიკურ კანონს აქვს გამოყენების საზღვრები. ჰუკის მიერ დადგენილი კანონის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ ელასტიურ დეფორმაციებზე, როდესაც დატვირთვის მოხსნის შემდეგ სხეულის ფორმა და ზომები სრულად აღდგება.

პლასტმასის სხეულებში (პლასტილინი, სველი თიხა) ასეთი აღდგენა არ ხდება.

ყველა მყარ სხეულს აქვს გარკვეული ხარისხით ელასტიურობა.ელასტიურობაში პირველ ადგილს იკავებს რეზინი, მეორე -. ძალიან ელასტიურ მასალებსაც კი გარკვეული დატვირთვის ქვეშ შეუძლიათ გამოიჩინონ პლასტიკური თვისებები. იგი გამოიყენება მავთულის დასამზადებლად, რთული ფორმის ნაწილების სპეციალური შტამპებით ამოჭრისთვის.

თუ თქვენ გაქვთ ხელის სამზარეულოს სასწორი (სტეილარდი), მაშინ მათზე ალბათ წერია მაქსიმალური წონა, რომლისთვისაც ისინი გათვლილია. ვთქვათ 2 კგ. უფრო მძიმე ტვირთის დაკიდებისას, მათში არსებული ფოლადის ზამბარა ვერასდროს აღადგენს თავის ფორმას.

დრეკადობის ძალის მუშაობა

ნებისმიერი ძალის მსგავსად, ელასტიურობის ძალა, შეუძლია საქმის კეთება.და ძალიან სასარგებლო. Ის არის იცავს დეფორმირებულ სხეულს განადგურებისაგან.თუ იგი ამას არ უმკლავდება, ხდება სხეულის განადგურება. მაგალითად, ამწე კაბელი იშლება, სიმები გიტარაზე, ელასტიური ზოლი სლინგზე, ზამბარა სასწორზე. ამ სამუშაოს ყოველთვის აქვს მინუს ნიშანი, რადგან თავად ელასტიური ძალა ასევე უარყოფითია.

შემდგომი სიტყვის ნაცვლად

ელასტიური ძალებისა და დეფორმაციების შესახებ გარკვეული ინფორმაციით შეიარაღებული, ჩვენ შეგვიძლია მარტივად ვუპასუხოთ ზოგიერთ კითხვას. მაგალითად, რატომ აქვს ადამიანის დიდ ძვლებს მილისებური სტრუქტურა?

მოხარეთ ლითონის ან ხის სახაზავი. მისი ამოზნექილი ნაწილი განიცდის დაჭიმვის დეფორმაციას, ხოლო ჩაზნექილი ნაწილი განიცდის შეკუმშვას. ტვირთის შუა ნაწილი არ ატარებს. ბუნებამ ისარგებლა ამ გარემოებით, მიაწოდა ადამიანებსა და ცხოველებს მილისებრი ძვლებით. მოძრაობის პროცესში ძვლები, კუნთები და მყესები განიცდიან ყველა სახის დეფორმაციას. ძვლების ტუბულარული სტრუქტურა მნიშვნელოვნად აადვილებს მათ წონას, მათ სიმტკიცეზე საერთოდ არ იმოქმედებს.

მარცვლეული კულტურების ღეროებს იგივე სტრუქტურა აქვს. ქარის ნაკადები მათ მიწაზე აბრუნებს და ელასტიური ძალები ხელს უწყობს გასწორებას. სხვათა შორის, ველოსიპედის ჩარჩო ასევე დამზადებულია მილებისაგან და არა ღეროებისგან: წონა გაცილებით ნაკლებია და ლითონი დაზოგულია.

რობერტ ჰუკის მიერ დადგენილი კანონი ეფუძნება ელასტიურობის თეორიის შექმნას. ამ თეორიის ფორმულების მიხედვით შესრულებული გამოთვლები იძლევა საშუალებას უზრუნველყოს მაღალსართულიანი სტრუქტურების და სხვა სტრუქტურების გამძლეობა.

თუ ეს მესიჯი გამოგადგებათ, მოხარული ვიქნები თქვენი ნახვა