Nuair nach eil lagh Hooke gu leòr tuilleadh...

A rèir lagh Hooke a tha aithnichte bho leabhraichean teacsa sgoile, bu chòir leudachadh bodhaig a bhith gu dìreach co-rèireach ris an cuideam gnìomhaichte. Ach, tha mòran stuthan a tha air leth cudromach ann an teicneòlas an latha an-diugh agus beatha làitheil a-mhàin timcheall air a 'gèilleadh ris an lagh seo no gan giùlan fhèin gu tur eadar-dhealaichte. Tha fiosaichean agus innleadairean ag ràdh gu bheil feartan reul-eòlais aig stuthan mar sin. Bidh sgrùdadh air na feartan sin na chuspair air deuchainnean inntinneach.

Is e reul-eòlas an sgrùdadh air feartan stuthan aig a bheil giùlan a’ dol seachad air teòiridh elasticity stèidhichte air lagh Hooke a chaidh ainmeachadh. Tha an giùlan seo co-cheangailte ri mòran iongantasan inntinneach. Tha iad sin a’ toirt a-steach, gu sònraichte: an dàil ann an tilleadh an stuth chun a staid thùsail às deidh tuiteam bholtachd, ie, hysteresis elastagach; àrdachadh ann an leudachadh bodhaig aig cuideam cunbhalach, ris an canar sruth; no àrdachadh iomadachd ann an strì an aghaidh deformachadh agus cruas corp plastaigeach an toiseach, suas ri coltas feartan a tha àbhaisteach do stuthan brisg.

riaghlaiche leisg

Tha aon cheann de riaghladair plastaig 30 cm no barrachd a dh 'fhaid air a shuidheachadh anns na giallan vise gus am bi an riaghladair dìreach (Fig. 1). Bidh sinn a 'diùltadh ceann àrd an rùilear bhon dhìreach dìreach beagan mhìleameatairean agus ga leigeil ma sgaoil. Thoir fa-near gu bheil am pàirt an-asgaidh den riaghladair a 'dol suas grunn thursan timcheall air an t-suidheachadh co-chothromachaidh dhìreach agus a' tilleadh chun a staid thùsail (Fig. 1a). Tha na h-oscillations a chaidh an sgrùdadh co-sheirm, leis gu bheil meud an fheachd elastagach a tha ag obair mar fheachd stiùiridh ann an co-rèir dìreach ri sracadh deireadh an riaghladair. Tha an giùlan seo aig an riaghladair air a mhìneachadh le teòiridh elasticity. 

Reis. 1. Sgrùdadh air hysteresis elastagach a 'cleachdadh riaghladair

1 - riaghladair,

2 - giallan vise, A - gluasad deireadh an riaghladair bhon taobh dhìreach

Anns an dàrna pàirt den deuchainn, bidh sinn a 'toirt a-mach ceann àrd an riaghladair beagan cheudameatairean, ga leigeil ma sgaoil, agus a' cumail sùil air a ghiùlan (Fig. 1b). A-nis tha an ceann seo a 'tilleadh gu slaodach chun an t-suidheachaidh chothromachaidh. Tha seo air sgàth gu bheil cus de chrìoch elastagach an stuth riaghlaiche. Canar a’ bhuaidh seo ris hysteresis elastic. Tha e a’ toirt a-steach a bhith a’ tilleadh gu slaodach a’ bhodhaig dheformed chun staid thùsail aige. Ma nì sinn ath-aithris air an deuchainn mu dheireadh seo, a 'lùbadh ceann àrd an rùilear eadhon nas motha, gheibh sinn a-mach gum bi e air ais nas slaodaiche cuideachd agus gun toir e suas ri grunn mhionaidean. A bharrachd air an sin, cha till an riaghladair gu dìreach chun t-suidheachadh dhìreach agus cumaidh e air a chromadh gu maireannach. Chan eil anns na buaidhean a tha air am mìneachadh san dàrna pàirt den deuchainn ach aon de cuspairean rannsachaidh reul-eòlas.

Eun no damhan-allaidh a' tilleadh

Airson an ath eòlas, cleachdaidh sinn dèideag saor agus furasta a cheannach (uaireannan eadhon ri fhaighinn ann am bothan). Tha e air a dhèanamh suas de fhigear còmhnard ann an cruth eun no beathach eile, leithid damhan-allaidh, ceangailte le strap fhada le cas ann an cumadh fàinne (Fig. 2a). Tha an dèideag gu lèir air a dhèanamh de stuth seasmhach, coltach ri rubair a tha beagan steigeach ris an suathadh. Faodar an teip a shìneadh gu furasta, ag àrdachadh a fhaid grunn thursan gun a bhith ga reubadh. Bidh sinn a’ dèanamh deuchainn faisg air uachdar rèidh, leithid glainne sgàthan no balla àirneis. Le corragan aon làimh, cùm an làmh agus dèan tonn, mar sin a 'tilgeil an dèideag air uachdar rèidh. Mothaichidh tu gu bheil am figear a’ cumail ris an uachdar agus an teip a’ fuireach teann. Bidh sinn a’ cumail an làmh le ar corragan airson grunn deichean diog no barrachd.

Reis. 2. Eisimpleir bheothail de hysteresis elastagach, air a shealltainn le crois tilleadh

1 - figear damhan-allaidh, 2 - còmhlan rubair,

3 - làimhseachadh, 4 - pailme, 5 - uachdar

Às deidh beagan ùine, bidh sinn a ’mothachadh gun tig am figear gu h-obann far an uachdar agus, air a tharraing le teip crìonadh teas, tillidh e gu sgiobalta gu ar làmh. Anns a 'chùis seo, mar anns an deuchainn roimhe, tha lùghdachadh slaodach de bholtaids ann cuideachd, ie, hysteresis elastagach. Bidh feachdan elastagach an teip sìnte a’ faighinn thairis air feachdan gèilleadh a’ phàtrain chun uachdar, a bhios a’ lagachadh thar ùine. Mar thoradh air an sin, bidh am figear a 'tilleadh chun làimh. Canar reul-eòlaichean ri stuth a’ dhèideag a thathar a’ cleachdadh san deuchainn seo viscoelastic. Tha an t-ainm seo air fhìreanachadh leis gu bheil e a 'nochdadh an dà chuid feartan steigeach - nuair a tha e a' cumail ri uachdar rèidh, agus feartan elastagach - air sgàth 's gu bheil e a' briseadh air falbh bhon uachdar seo agus a 'tilleadh chun a staid thùsail.

fear a' teàrnadh

Dealbh 1. Tha figurine a' teàrnadh balla dìreach cuideachd na dheagh eisimpleir de hysteresis elastagach.

Cleachdaidh an deuchainn seo cuideachd dèideag a tha ri fhaighinn gu furasta de stuth viscoelastic (dealbh 1). Tha e air a dhèanamh ann an cruth figear de dhuine no damhan-allaidh. Bidh sinn a’ tilgeil a’ dhèideag seo le buill a tha air an cleachdadh agus ga thionndadh bun os cionn air uachdar còmhnard dìreach, mas fheàrr air balla glainne, sgàthan no àirneis. Bidh nì air a thilgeil a’ cumail ris an uachdar seo. Às deidh beagan ùine, bidh an ùine an urra, am measg rudan eile, air cho garbh sa tha an uachdar agus astar an tilgeadh, thig mullach a ’dhèideag dheth. Tha seo a’ tachairt mar thoradh air na chaidh a dheasbad na bu thràithe. hysteresis elastic agus gnìomh cuideam an fhigear, a thèid an àite feachd elastagach a’ chrios, a bha an làthair anns an deuchainn roimhe.

Fo bhuaidh cuideam, bidh am pàirt neo-cheangailte den dèideag a ’lùbadh sìos agus a’ briseadh dheth nas fhaide gus am bi am pàirt a-rithist a ’suathadh ris an uachdar dìreach. Às deidh an suathadh seo, tòisichidh an ath ghluasad den fhigear chun uachdar. Mar thoradh air an sin, thèid am figear a ghleusadh a-rithist, ach ann an suidheachadh ceann-sìos. Tha na pròiseasan a tha air am mìneachadh gu h-ìosal air an ath-aithris, leis na figearan mu seach a 'toirt air falbh na casan agus an uairsin an ceann. Is e a’ bhuaidh a th ’ann gu bheil am figear a’ teàrnadh air uachdar dìreach, a ’dèanamh flips iongantach.

Plasticine fluid

Reis. 3. Deuchainn sruthadh plasticine

a) suidheachadh tùsail, b) suidheachadh deireannach;

1 - pailme, 2 - pàirt àrd de plasticine,

3 - comharra, 4 - cuingealachadh, 5 - pìos plastaidh air a reubadh

Anns an seo agus grunn deuchainnean às deidh sin, cleachdaidh sinn am plasticine a tha ri fhaighinn ann an stòran dèideagan, ris an canar "magic clay" no "tricolin". Bidh sinn a 'glùin pìos de plasticine ann an cruth coltach ri dumbbell, mu 4 cm a dh' fhaid agus le trast-thomhas de phàirtean nas doimhne taobh a-staigh 1-2 cm agus trast-thomhas caol de mu 5 mm (Fig. 3a). Bidh sinn a’ glacadh a’ mholltair le ar corragan aig ceann shuas a’ phàirt nas tiugha agus ga chumail gun ghluasad no ga chrochadh gu dìreach ri taobh a’ chomharra stàlaichte a’ sealltainn far a bheil ceann shìos a’ phàirt nas tiugha.

A 'coimhead air suidheachadh ceann ìseal a' phlastaig, tha sinn a 'toirt fa-near gu bheil e a' gluasad sìos gu slaodach. Anns a 'chùis seo, tha am meadhan pàirt den plasticine air a dhlùthadh. Canar sruth no èaladh an stuth ris a’ phròiseas seo agus tha e a’ toirt a-steach a bhith ag àrdachadh a shìneadh fo ghnìomhachd cuideam cunbhalach. Anns a 'chùis againn, tha an cuideam seo air adhbhrachadh le cuideam pàirt ìseal an dumbbell plasticine (Fig. 3b). Bho shealladh microscopach làithreach tha seo mar thoradh air atharrachadh ann an structar an stuth a tha fo luchdan airson ùine gu leòr. Aig aon àm, tha neart a 'phàirt caolaichte cho beag' s gu bheil e a 'briseadh fo chuideam pàirt ìseal a' phlastaig a-mhàin. Tha an ìre sruth an urra ri mòran fhactaran, a’ gabhail a-steach an seòrsa stuth, an ìre agus an dòigh air cuideam a chuir air.

Tha am plastag a bhios sinn a’ cleachdadh gu math mothachail air sruthadh, agus chì sinn leis an t-sùil rùisgte ann am beagan dheich diog. Is fhiach a chur ris gun deach crèadh draoidheachd a chruthachadh le tubaist anns na Stàitean Aonaichte, aig àm an Dàrna Cogaidh, nuair a chaidh oidhirpean a dhèanamh gus stuth synthetigeach a dhèanamh a bha iomchaidh airson taidhrichean a dhèanamh airson carbadan armachd. Mar thoradh air polymerization neo-choileanta, chaidh stuth fhaighinn anns an robh àireamh sònraichte de mholacilean gun cheangal, agus dh’ fhaodadh na ceanglaichean eadar moileciuilean eile an suidheachadh atharrachadh gu furasta fo bhuaidh factaran bhon taobh a-muigh. Tha na ceanglaichean “breabadh” sin a’ cur ri feartan iongantach crèadh breabadh.

ball air seachran

Reis. 4. Suidhich airson plasticine deuchainn airson sgaoileadh agus fois cuideam:

a) suidheachadh tùsail, b) suidheachadh deireannach; 1 - ball stàilinn,

2 - soitheach follaiseach, 3 - plasticine, 4 - bonn

A-nis brùth am plastag draoidheil a-steach do shoitheach beag follaiseach, fosgail aig a ’mhullach, a’ dèanamh cinnteach nach eil builgeanan èadhair ann (Fig. 4a). Bu chòir àirde agus trast-thomhas an t-soithich a bhith grunn cheudameatairean. Cuir ball stàilinn mu 1,5 cm ann an trast-thomhas ann am meadhan uachdar uachdarach a 'phlastaig, fàgaidh sinn an soitheach leis a' bhall leis fhèin. Gach beagan uairean a thìde bidh sinn a 'coimhead air suidheachadh a' bhàl. Thoir an aire gu bheil e a 'dol nas doimhne agus nas doimhne a-steach don plasticine, a tha, an uair sin, a' dol a-steach don àite os cionn uachdar a 'bhàl.

Às deidh ùine gu leòr, a tha an urra ri: cuideam a ’bhàil, an seòrsa plastaic a thathas a’ cleachdadh, meud a ’bhàil agus a’ phana, an teòthachd àrainneachd, bidh sinn a ’mothachadh gu bheil am ball a’ ruighinn bonn a ’phana. Bidh an àite os cionn a 'bhàl air a lìonadh gu tur le plasticine (Fig. 4b). Tha an deuchainn seo a 'sealltainn gu bheil an stuth a' sruthadh agus faochadh cuideam.

A 'leum plasticine

Cruthaich ball de thasgaid draoidheil agus tilg gu sgiobalta e air uachdar cruaidh mar an làr no am balla. Bidh sinn a’ mothachadh le iongnadh gu bheil am plastag a’ breabadh far na h-uachdaran sin mar bhall rubair leum. Is e corp a th’ ann an crèadh draoidheachd a tha comasach air feartan plastaigeach agus elastagach a thaisbeanadh. Tha e an urra ri dè cho luath sa bhios an luchd ag obair air.

Nuair a thèid cuideaman a chuir an sàs gu slaodach, mar ann an cùis glùinean, tha e a’ nochdadh feartan plastaig. Air an làimh eile, le bhith a 'cur an gnìomh feachd gu luath, a tha a' tachairt nuair a tha e a 'bualadh air làr no balla, tha plasticine a' nochdadh feartan elastagach. Faodar crèadh draoidheachd a ghairm goirid mar bhuidheann plastaig-elastic.

Plastaig tensile

Dealbh 2. Buaidh sìneadh slaodach de chrèadha draoidheil (tha fad an t-snàithleach sìnte mu 60 cm)

An turas seo, cruthaich siolandair draoidheil plasticine mu 1 cm ann an trast-thomhas agus beagan cheudameatairean de dh'fhaid. Gabh an dà cheann le corragan do làmhan deas is clì agus suidhich an rolair gu còmhnard. An uairsin bidh sinn a ’sgaoileadh ar gàirdeanan gu slaodach gu na taobhan ann an aon loidhne dhìreach, agus mar sin ag adhbhrachadh gum bi an siolandair a’ sìneadh a-steach don taobh aiseach. Tha sinn a 'faireachdainn nach eil am plastag a' tabhann cha mhòr strì sam bith, agus tha sinn mothachail gu bheil e a 'caolachadh sa mheadhan.

Faodar fad an t-siolandair plasticine a mheudachadh gu grunn deichean de cheudameatairean, gus an tèid snàithlean tana a chruthachadh anns a 'mheadhan aige, a bhriseas thar ùine (dealbh 2). Tha an t-eòlas seo a’ sealltainn, le bhith a’ cur cuideam gu slaodach air corp plastaig-elastic, gum faod neach deformachadh mòr adhbhrachadh gun a bhith ga sgrios.

plastag cruaidh

Bidh sinn ag ullachadh an siolandair plasticine draoidheil san aon dòigh ris an deuchainn roimhe agus a’ cuairteachadh ar corragan timcheall a chinn san aon dòigh. Às deidh dhuinn ar n-aire a chuimseachadh, bidh sinn a’ sgaoileadh ar gàirdeanan gu na taobhan cho luath ‘s a ghabhas, ag iarraidh an siolandair a shìneadh gu sgiobalta. Tha e a 'tionndadh a-mach, anns a' chùis seo, gu bheil sinn a 'faireachdainn gu bheil sinn gu math àrd an aghaidh plasticine, agus gu h-iongantach, chan eil an siolandair a' leudachadh idir, ach a 'briseadh ann an leth a dh'fhaid, mar gum biodh e air a ghearradh le sgian (dealbh 3). Tha an deuchainn seo cuideachd a’ sealltainn gu bheil nàdar deformachadh bodhaig plastaig-elastic an urra ris an ìre de chleachdadh cuideam.

Tha plasticine cugallach coltach ri glainne

Dealbh 3. Mar thoradh air sìneadh luath de plasticine draoidheil - chì thu mòran thursan nas lugha de shìneadh agus oir biorach, coltach ri sgàineadh ann an stuth cugallach

Tha an deuchainn seo a’ sealltainn eadhon nas soilleire mar a tha an ìre cuideam a’ toirt buaidh air feartan bodhaig plastaig-elastic. Cruthaich ball le trast-thomhas de mu 1,5 cm bho chrèadh draoidheil agus cuir e air bunait làidir, mòr, leithid truinnsear stàilinn trom, innean, no làr cruadhtan. Buail am ball gu mall le òrd le cuideam co-dhiù 0,5 kg (Fig. 5a). Tha e a 'tionndadh a-mach, anns an t-suidheachadh seo, am ball ga ghiùlan fhèin mar chorp plastaig agus a' fàs rèidh an dèidh dha òrd tuiteam air (Fig. 5b).

Cruthaich am plastag rèidh a-steach do bhall a-rithist agus cuir air a’ phlàta e mar a bha e roimhe. A-rithist bhuail sinn am ball le òrd, ach an turas seo bidh sinn a 'feuchainn ri dhèanamh cho luath' sa ghabhas (Fig. 5c). Tha e a 'tionndadh a-mach gu bheil am ball plasticine anns a' chùis seo ga ghiùlan fhèin mar gum biodh e air a dhèanamh de stuth lag, leithid glainne no pèileag, agus air buaidh bidh e a 'briseadh a-steach do gach taobh (Fig. 5d).

Inneal teirmeach air bannan rubair cungaidh-leigheis

Faodar cuideam ann an stuthan reul-eòlais a lughdachadh le bhith ag àrdachadh an teòthachd. Cleachdaidh sinn a 'bhuaidh seo ann an einnsean teas le prionnsabal obrachaidh iongantach. Gus a chruinneachadh, feumaidh tu: caip sgriubha jar staoin, dusan no mar sin bannan rubair goirid, snàthad mòr, pìos ceart-cheàrnach de dhuilleag tana, agus lampa le bulb fìor theth. Tha dealbhadh an motair air a shealltainn ann am Fig. 6. Gus a chruinneachadh, gearraich a-mach am pàirt meadhanach bhon chòmhdach gus am faighear fàinne.

Reis. 5. Dòigh airson a bhith a' sealltainn feartan plasticine agus brisg de plasticine

a) bualadh slaodach b) bualadh slaodach

c) buille luath air a’ bhall, d) buaidh buille luath;

1 - ball plasticine, 2 - truinnsear cruaidh agus mòr, 3 - òrd,

v - astar ùird

Ann am meadhan an fhàinne seo chuir sinn snàthad, is e sin an axis, agus cuiridh sinn bannan elastagach air gus am bi iad ann am meadhan an fhaid aca fois an aghaidh an fhàinne agus gu bheil iad air an sìneadh gu làidir. Bu chòir na bannan elastic a bhith air an cur gu co-chothromach air an fhàinne, mar sin, gheibhear cuibhle le spòcan air a chruthachadh bho chòmhlan elastagach. Lùb pìos de dhuilleag meatailt a-steach do chumadh crampon le gàirdeanan air an sìneadh a-mach, a ’toirt cothrom dhut an cearcall a chaidh a dhèanamh roimhe a chuir eadar iad agus leth an uachdar a chòmhdach. Air aon taobh den cantilever, aig an dà oir dhìreach aige, bidh sinn a’ dèanamh gearradh a leigeas leinn an aiseal cuibhle a chuir ann.

Cuir aiseal na cuibhle ann an gearradh a-mach an taic. Bidh sinn a’ cuairteachadh a’ chuibhle le ar corragan agus a’ dèanamh cinnteach a bheil i cothromach, i.e. an stad e ann an suidheachadh sam bith. Mura h-eil seo fìor, cothromachadh a 'chuibhle le bhith a' gluasad beagan an àite far a bheil na bannan rubair a 'coinneachadh ris an fhàinne. Cuir am bracaid air a’ bhòrd agus soillsich am pàirt den chearcall a tha a’ sruthadh a-mach às na boghachan aige le lampa fìor theth. Tha e a 'tionndadh a-mach gu bheil an dèidh greis a' chuibhle a 'tòiseachadh a' tionndadh.

Is e an t-adhbhar airson a 'ghluasaid seo an atharrachadh cunbhalach ann an suidheachadh meadhan tomad a' chuibhle mar thoradh air buaidh ris an canar reul-eòlaichean. faochadh cuideam teirmeach.

Tha am fois seo stèidhichte air an fhìrinn gu bheil stuth elastagach fo chuideam mòr nuair a thèid a theasachadh. Anns an einnsean againn, is e bannan rubair taobh-cuibhle a th’ anns an stuth seo a tha a’ sruthadh a-mach às a’ bhreic bracaid agus air a theasachadh le bulb solais. Mar thoradh air an sin, tha meadhan mais a 'chuibhle air a ghluasad chun an taobh a tha còmhdaichte leis na gàirdeanan taic. Mar thoradh air a bhith a 'cuairteachadh a' chuibhle, bidh na bannan rubair teasachaidh a 'tuiteam eadar guailnean an taic agus a' fuarachadh, oir tha iad falaichte bhon bholg. Bidh sguabadairean fuarach a’ leudachadh a-rithist. Tha sreath nam pròiseasan a chaidh a mhìneachadh a’ dèanamh cinnteach à cuairteachadh leantainneach a’ chuibhle.

Chan e a-mhàin deuchainnean iongantach

Reis. 6. Dealbhadh inneal teas air a dhèanamh de chòmhlan rubair cungaidh-leigheis

a) sealladh taobh

b) earrann le plèana axial; 1 - fàinne, 2 - snàthad, 3 - inneal-brisidh cungaidh-leigheis,

4 - bracaid, 5 - gearradh a-mach sa bhreic, 6 - bulb

anns a 'bhad reul-eòlas na raon inntinneach a tha a’ leasachadh gu luath an dà chuid do luchd-fiosaig agus eòlaichean ann an raon nan saidheansan teignigeach. Faodaidh feallsanachd reul-eòlais ann an cuid de shuidheachaidhean droch bhuaidh a thoirt air an àrainneachd anns a bheil iad a 'tachairt agus feumar aire a thoirt dhaibh, mar eisimpleir, nuair a thathar a' dealbhadh structaran mòra stàilinn a bhios a 'deformachadh thar ùine. Tha iad mar thoradh air sgaoileadh an stuth fo ghnìomh luchdan cleasachd agus a chuideam fhèin.

Tha tomhas ceart de thiugh nan duilleagan copair a tha a’ còmhdach mhullaichean cas agus uinneagan glainne dhathte ann an eaglaisean eachdraidheil air sealltainn gu bheil na h-eileamaidean sin nas tiugh aig a’ bhonn na aig a’ mhullach. Is e seo an toradh làithreachan dà chuid copar agus glainne fo an cuideam fhèin airson grunn cheudan bliadhna. Bithear cuideachd a’ cleachdadh uinneanan reul-eòlais ann an iomadh teicneòlas saothrachaidh ùr-nodha agus eaconamach. Is e eisimpleir eisimpleir ath-chuairteachadh plastaig. Tha a’ mhòr-chuid de thoraidhean air an dèanamh de na stuthan sin an-dràsta air an dèanamh le eas-tharraing, tarraing agus cumadh sèididh. Tha seo air a dhèanamh às deidh an stuth a theasachadh agus cuideam a chuir air aig ìre a tha air a thaghadh gu h-iomchaidh. Mar sin, am measg rudan eile, foils, slatan, pìoban, snàithleach, a bharrachd air dèideagan agus pàirtean inneal le cumaidhean iom-fhillte. Is e buannachdan fìor chudromach nan dòighean sin cosgais ìosal agus neo-sgudail.