Vedrusid võib nimetada üheks kõige tavalisemaks osaks, mis on osa lihtsatest ja keerukatest mehhanismidest. Selle valmistamisel kasutatakse spetsiaalset traati, mis on keritud mööda teatud trajektoori. Seda toodet iseloomustab üsna suur hulk erinevaid parameetreid. Kõige olulisem on jäikuse koefitsient. See määrab detaili põhiomadused ning seda saab arvutada ja kasutada muudes arvutustes. Vaatame selle parameetri omadusi lähemalt.

Vedru jäikuse määratlus ja valem

Vedrukonstanti kaalumisel tuleks tähelepanu pöörata elastsuse mõistele. Selle tähistamiseks kasutatakse sümbolit F. Sel juhul iseloomustavad vedru elastsusjõudu järgmised tunnused:

1. See ilmneb eranditult keha deformeerumisel ja kaob, kui deformatsioon kaob.
2. Mõeldes, mis on vedru jäikus, tuleks arvestada, et peale väliskoormuse eemaldamist saab kere osaliselt või täielikult taastada oma suuruse ja kuju. Sellisel juhul loetakse deformatsioon elastseks.

Ärge unustage, et jäikus on deformatsioonivõimeliste elastsete kehade iseloomulik tunnus. Üsna levinud küsimus on, kuidas on joonistel või tehnilises dokumentatsioonis näidatud vedru jäikus. Kõige sagedamini kasutatakse selleks k-tähte.

Kere liiga suur deformatsioon põhjustab erinevate defektide ilmnemist. Põhifunktsioonid on järgmised:

1. Osa suudab säilitada oma geomeetrilisi parameetreid pikaajalisel kasutamisel.
3. Indeksi suurenedes väheneb oluliselt vedru kokkusurumine sama jõu mõjul.
4. Kõige olulisemat parameetrit võib nimetada jäikusteguriks. See sõltub toote geomeetrilistest parameetritest ja valmistamisel kasutatud materjali tüübist.

Üsna laialt on levinud teist tüüpi punased vedrud. Värvi tähistust kasutatakse autotoodete tootmisel. Arvutamiseks kasutatakse järgmist valemit: k=Gd 4 /8D 3 n. See valem sisaldab järgmisi märke:

1. G – kasutatakse nihkemooduli määramiseks. Tasub arvestada, et see omadus sõltub suuresti poolide valmistamisel kasutatud materjalist.
2. d – traadi diametraalne indikaator. Seda toodetakse valtsimise teel. See parameeter on näidatud ka tehnilises dokumentatsioonis.
3. D on traadi ümber telje kerimisel tekkivate pöörete läbimõõt. See valitakse sõltuvalt määratud ülesannetest. Läbimõõt määrab paljuski, kui palju koormust seadme kokkusurumiseks rakendatakse.
4. n – pöörete arv. See näitaja võib varieeruda üsna laias vahemikus ja mõjutab ka toote põhilisi jõudlusomadusi.

Vaadeldavat valemit kasutatakse silindriliste vedrude jäikusteguri arvutamiseks, mis on paigaldatud väga erinevatesse mehhanismidesse. Seda ühikut mõõdetakse njuutonites. Standardtoodete jäikuse koefitsiendi leiate tehnilisest kirjandusest.

Vedruühenduse jäikuse valem

Ärge unustage, et mõnel juhul on keha ühendatud mitme vedruga. Sellised süsteemid on muutunud väga laialt levinud. Jäikuse määramine on sel juhul palju keerulisem. Ühenduse omaduste hulgas võib märkida järgmisi punkte:

1. Paralleelühendust iseloomustab asjaolu, et osad on paigutatud järjestikku. See meetod võib oluliselt suurendada loodud süsteemi elastsust.
2. Järjestikust meetodit iseloomustab asjaolu, et osad on üksteisega ühendatud. See ühendamisviis vähendab oluliselt elastsuse astet, kuid võimaldab oluliselt suurendada maksimaalset pikenemist. Mõnel juhul on vajalik maksimaalne pikendamine.

Mõlemal juhul kasutatakse teatud valemit, mis määrab ühenduse omadused. Elastsusjõu moodul võib sõltuvalt konkreetse toote omadustest oluliselt erineda.

Toodete järjestikuse ühendamisel arvutatakse indikaator järgmiselt: 1/k=1/k 1 +1/k 2 +…+1/k n. Vaadeldavat näitajat peetakse üsna oluliseks omaduseks, sel juhul see väheneb. Paralleelühenduse meetod arvutatakse järgmiselt: k=k 1 +k 2 +…k n.

Selliseid valemeid saab kasutada väga erinevates arvutustes, kõige sagedamini matemaatiliste ülesannete lahendamise ajal.

Vedruühenduse jäikuse koefitsient

Ülaltoodud paralleel- või jadaühenduse detaili jäikuse koefitsiendi näitaja määrab ühenduse paljud omadused. Üsna sageli tehakse kindlaks, milline on vedru pikenemine. Paralleel- või jadaühenduse omaduste hulgas võib märkida järgmisi punkte:

1. Paralleelselt ühendamisel on mõlema toote pikenemine võrdne. Ärge unustage, et vabas asendis peavad mõlemad valikud olema sama pikkusega. Järjestikuse korral indikaator kahekordistub.
2. Vaba asend - olukord, kus detail asub ilma koormuseta. Seda võetakse arvutustes enamikul juhtudel arvesse.
3. Jäikustegur varieerub sõltuvalt kasutatavast ühendusmeetodist. Paralleelühenduse korral indikaator kahekordistub, jadaühenduses aga väheneb.

Arvutuste tegemiseks peate kõigi elementide jaoks koostama ühendusskeemi. Alus on tähistatud viirutatud joonega, toode on näidatud skemaatiliselt ja korpus lihtsustatud kujul. Lisaks sõltub kineetiline ja muu energia suuresti elastsest deformatsioonist.

Keerdvedru jäikuse koefitsient

Praktikas ja füüsikas on üsna laialt levinud just silindrilised vedrud. Nende põhifunktsioonid hõlmavad järgmist:

1. Luumisel määratakse kindlaks kesktelg, mida mööda toimib suurem osa erinevatest jõududest.
2. Kõnealuse toote valmistamisel kasutatakse teatud läbimõõduga traati. See on valmistatud spetsiaalsest sulamist või tavalistest metallidest. Ärge unustage, et materjalil peab olema suurenenud elastsus.
3. Traat keritakse kordamööda piki telge. Tasub arvestada, et need võivad olla sama või erineva läbimõõduga. Silindriline versioon on üsna laialt levinud, kuid silindrilist versiooni iseloomustab suurem stabiilsus, kokkusurutud olekus on detail väikese paksusega.
4. Peamised parameetrid hõlmavad keerdude suurt, keskmist ja väikest läbimõõtu, traadi läbimõõtu ja üksikute rõngaste sammu.

Ärge unustage, et osi on kahte tüüpi: kokkusurumine ja pinge. Nende jäikuse koefitsient määratakse sama valemiga. Erinevus on järgmine:

1. Kompressiooniversiooni iseloomustab pöörete kauge paigutus. Nendevahelise kauguse tõttu on kokkusurumine võimalik.
2. Venitamiseks mõeldud mudelil on peaaegu tihedalt asetsevad rõngad. See kuju määrab, et maksimaalne elastsusjõud saavutatakse minimaalse venitamisega.
3. Samuti on disainivõimalus, mis on mõeldud väände ja painutamiseks. Selline detail arvutatakse teatud valemite abil.

Silindrilise vedru koefitsiendi saab arvutada eelnevalt määratud valemi abil. See määrab, et indikaator sõltub järgmistest parameetritest:

1. Rõngaste välimine raadius. Nagu eelnevalt märgitud, kasutatakse detaili valmistamisel telge, mille ümber keritakse rõngad. Samal ajal ärge unustage, et eristatakse ka keskmist ja sisemist läbimõõtu. Sarnane indikaator on näidatud tehnilises dokumentatsioonis ja joonistel.
2. Loodud pöörete arv. See parameeter määrab suuresti toote vaba pikkuse. Lisaks määrab rõngaste arv jäikuse koefitsiendi ja palju muid parameetreid.
3. Kasutatava traadi raadius. Lähtematerjaliks on traat, mis on valmistatud erinevatest sulamitest. Selle omadused mõjutavad paljuski kõnealuse toote kvaliteeti.
4. Nihkemoodul, mis sõltub kasutatava materjali tüübist.

Jäikuskoefitsienti peetakse üheks kõige olulisemaks parameetriks, mida võetakse arvesse mitmesuguste arvutuste tegemisel.

Ühikud

Arvutuste tegemisel tuleb arvestada ka mõõtühikutega, milles arvutused tehakse. Kui mõelda, mis on vedru pikenemine, pööratakse tähelepanu mõõtühikule njuutonites.

Osa valiku lihtsustamiseks märgivad paljud tootjad seda värvitähistusega.

Vedrude jagamine värvi järgi toimub autotööstuses.

Sellise märgistuse funktsioonide hulgas märgime järgmist:

1. A-klassi tähistavad valged, kollased, oranžid ja pruunid toonid.
2. B-klass on saadaval sinise, tsüaani, musta ja kollasena.

Reeglina märgitakse sarnane omadus mähise välisküljele. Tootjad rakendavad väikest riba, mis lihtsustab oluliselt valikuprotsessi.

Vedruühenduste jäikuse arvutamise tunnused

Ülaltoodud teave viitab sellele, et jäikuse koefitsient on üsna oluline parameeter, mida tuleb arvutada sobivaima toote valimisel ja paljudel muudel juhtudel. Seetõttu on üsna levinud küsimus, kuidas leida vedru jäikus. Ühenduse omaduste hulgas märgime järgmist:

1. Vedru venitust saab määrata nii arvutamise ajal kui ka katse ajal. See indikaator võib sõltuda traadist ja muudest parameetritest.
2. Arvutusteks saab kasutada mitmesuguseid valemeid ja saadud tulemus on praktiliselt veatu.
3. Võimalik on läbi viia teste, mille käigus selgitatakse välja peamised parameetrid. Seda saab kindlaks teha ainult spetsiaalse varustuse abil.

Nagu eelnevalt märgitud, on olemas jada- ja paralleelühenduse meetodid. Mõlemat iseloomustavad oma spetsiifilised omadused, millega tuleb arvestada.

Kokkuvõtteks märgime, et kõnealune osa on erinevate mehhanismide ülesehituse oluline osa. Vale disain ei kesta kaua. Samas ei tohiks unustada, et liigne deformatsioon põhjustab tööomaduste halvenemist.

Vedru jäikuse koefitsiendi definitsioon ja valem

Elastsusjõud (), mis tekib keha, eriti vedru, deformatsiooni tagajärjel, mis on suunatud deformeerunud keha osakeste liikumisele vastupidises suunas, on võrdeline vedru pikenemisega:

See sõltub keha kujust, suurusest ja materjalist, millest korpus on valmistatud (vedru).

Mõnikord tähistatakse jäikuse koefitsienti tähtedega D ja c.

Vedru jäikuse koefitsiendi väärtus näitab selle vastupidavust koormustele ja seda, kui suur on selle vastupidavus kokkupuutel.

Vedruühenduse jäikuse koefitsient

Kui teatud arv vedrusid on järjestikku ühendatud, saab sellise süsteemi kogujäikuse arvutada järgmiselt:

Juhul, kui tegemist on n vedruga, mis on paralleelselt ühendatud, saadakse saadud jäikus järgmiselt:

Keerdvedru jäikuse koefitsient

Vaatleme spiraalikujulist vedru, mis on valmistatud ringikujulise ristlõikega traadist. Kui vaadelda vedru deformatsiooni selle ruumala elementaarsete nihete kogumina elastsusjõudude mõjul, saab jäikusteguri arvutada järgmise valemi abil:

kus on vedru raadius, on vedru keerdude arv, on traadi raadius, on nihkemoodul (konstant, mis sõltub materjalist).

Ühikud

SI-süsteemi jäikuse koefitsiendi põhimõõtühik on:

Näited probleemide lahendamisest

www.solverbook.com

Elastsustegur – keemiku käsiraamat 21

Riis. 61. Väävlilise Devoni õli krakkimisjäägist kuubis saadud ja 1300 °C juures 5 tundi kaltsineeritud koksi elastsuspaisumise koefitsient

mylink" data-url="http://chem21.info/info/392465/">chem21.info Elastsusteooria elemendid | Keevitusmaailm Sissejuhatus Väliste jõudude mõjul muudab iga tahke keha kuju – see deformeerub. Deformatsiooni, mis kaob jõudude lakkamisel, nimetatakse elastseks. Kui keha läbib elastse deformatsiooni, tekivad sisemised elastsusjõud, mis kipuvad keha algkuju tagasi viima. Nende jõudude suurus on võrdeline keha deformatsiooniga. Tõmbe- ja survetüve Saadud proovi pikenemine (Δl) välisjõu (F) mõjul on võrdeline mõjuva jõu suuruse, esialgse pikkusega (l) ja pöördvõrdeline ristlõike pindalaga (S) – Hooke’i seadus : Suurust E nimetatakse esimest tüüpi elastsusmooduliks ehk Youngi mooduliks ja see iseloomustab materjali elastsusomadusi. Suurust F/S = p nimetatakse pingeks. Mis tahes pikkuse ja ristlõikega varraste (näidiste) deformatsiooni iseloomustab väärtus, mida nimetatakse suhteliseks pikisuunaliseks deformatsiooniks, ε = Δl/l. Hooke'i seadus mis tahes kujuga näidiste jaoks: 2) Youngi moodul on arvuliselt võrdne pingega, mis kahekordistab proovide pikkuse. Kuid proovi purunemine toimub oluliselt väiksemate pingete korral. Joonis 1 näitab graafiliselt p eksperimentaalset sõltuvust ε-st, kus pmax on ülim tugevus, s.o. pinge, mille juures saadakse vardal lokaalne kitsenemine (kael), ptek on voolavuspiir, s.o. pinge, mille juures tekib järeleandmine (st deformatsiooni suurenemine ilma deformatsioonijõu suurenemiseta), pel on elastsuse piir, s.o. pinge, millest madalamal kehtib Hooke'i seadus (tähendab lühiajalist jõu mõju). Materjalid jagunevad rabedaks ja plastiliseks. Haprad ained purunevad väga väikese suhtelise pikenemise korral. Haprad materjalid taluvad tavaliselt ilma purunemata suuremat survet kui pinget. Koos tõmbedeformatsiooniga täheldatakse proovi läbimõõdu vähenemist. Kui Δd on proovi läbimõõdu muutus, siis ε1 = Δd/d nimetatakse tavaliselt suhteliseks põiksuunaliseks deformatsiooniks. Kogemused näitavad, et |ε1/ε| Absoluutväärtus μ = |ε1/ε| nimetatakse põiksuunaliseks deformatsioonisuhteks või Poissoni suhteks. Nihke on deformatsioon, mille käigus keha kõik teatud tasapinnaga paralleelsed kihid nihkuvad üksteise suhtes. Nihke ajal deformeerunud proovi maht ei muutu. Segmenti AA1 (joonis 2), mille võrra üks tasapind on teise suhtes nihkunud, nimetatakse absoluutseks nihkeks. Väikeste nihkenurkade korral iseloomustab suhtelist deformatsiooni nurk α ≈ tan α = AA1/AD ja seda nimetatakse suhteliseks nihkeks. kus koefitsienti G nimetatakse nihkemooduliks. Aine kokkusurutavus Kere igakülgne kokkusurumine viib keha mahu vähenemiseni ΔV võrra ja elastsete jõudude tekkeni, mis kipuvad keha esialgsesse mahtu tagasi viima. Kokkusurutavus (β) on suurus, mis on arvuliselt võrdne keha ruumala suhtelise muutusega ΔV/V, kui pinna suhtes normaalselt mõjuv pinge (p) muutub ühe võrra. Kokkusurutavuse pöördväärtust nimetatakse mahumooduliks (K). Keha mahu muutus ΔV koos rõhu ulatusliku suurenemisega ΔP võrra arvutatakse valemiga Seosed elastsuskonstantide vahel Youngi moodul, Poissoni suhe, mahumoodul ja nihkemoodul on seotud võrranditega: mis kahe teadaoleva elastsuskarakteristiku põhjal võimaldavad esimese lähendusena arvutada ülejäänud. Elastse deformatsiooni potentsiaalne energia määratakse valemiga Elastsusmooduli ühikud: N/m2 (SI), dyne/cm2 (SGS), kgf/m2 (MKGSS) ja kgf/mm2. 1 kgf/mm2 = 9,8 106 N/m2 = 9,8 107 dyne/cm2 = 10-6 kgf/m2 Rakendus Tabel 1 – mõne materjali tugevuspiirid (kg/mm2) Materjal Tõmbetugevuspinges kompressioonis Kihilised aminoplastid 8 20 Bakeliit 2–3 8–10 Betoon - 0,5–3,5 Viniplast 4 8 Getinax 15–17 15–18 Graniit 0,3 15–26 Grafiit 0,5–1,0 1,6–3,8 Tamm (niiskusega 15%) piki tera 9,5 5 Tamm (niiskusega 15%) läbi tera - 1,5 Telliskivi - 0,74–3 Messing, pronks 22–50 - Jää (0 °C) 0,1 0,1–0,2 Polüstüreenplaadid 0,06 - Polüakrülaat (pleksiklaas) 5 7 Polüstüreen 4 10 Mänd (15% niiskuse juures) piki tera 8 4 Mänd (niiskusega 15%) üle tera - 0,5 Teras konstruktsioonide jaoks 38–42 - Räni-kroom-mangaan teras 155 - Süsinikteras 32–80 - Rööpa teras 70–80 - Tekstoliit PTK 10 15–25 Tekstoliidi fenoplast 8–10 10–26 Ftoroplast-4 2 - Cellon 4 16 Tselluloid 5–7 - Valge malm - kuni 175 Hallmalm peeneteraline 21–25 kuni 140 Hall tavaline malm 14–18 60–100 Tabel 2 - Elastsusmoodulid ja Poissoni suhted Materjali nimetus Youngi moodul E, 107 N/m2 Nihkemoodul G, 107 N/m2 Poissoni suhe μ Alumiiniumist 6300–7000 2500–2600 0,32–0,36 Betoon 1500–4000 700–1700 0,1–0,15 Vismut 3200 1200 0,33 Alumiiniumpronks, valamine 10300 4100 0,25 Valtsitud fosforpronks 11300 4100 0,32–0,35 Graniit, marmor 3500–5000 1400–4400 0,1–0,15 Rullitud duralumiinium 7000 2600 0,31 Lubjakivi on tihe 3500 1500 0,2 Invar 13500 5500 0,25 Kaadmium 5000 1900 0,3 Kumm 0,79 0,27 0,46 Kvartsniit (sulatatud) 7300 3100 0,17 Constantan 16000 6100 0,33 Valtsitud laevamessing 9800 3600 0,36 Manganiin 12300 4600 0,33 Valtsitud vask 10800 3900 0,31–0,34 Külmtõmmatud vask 12700 4800 0,33 Nikkel 20400 7900 0,28 Pleksiklaas 525 148 0,35 Pehme vulkaniseeritud kumm 0,15–0,5 0,05–0,15 0,46–0,49 Hõbedane 8270 3030 0,37 Legeerterased 20600 8000 0,25–0,30 Süsinikteras 19500–20500 800 0,24–0,28 Klaas 4900–7800 1750–2900 0,2–0,3 Titaan 11600 4400 0,32 Tselluloid 170–190 65 0,39 Valtsitud tsink 8200 3100 0,27 Malm valge, hall 11300–11600 4400 0,23–0,27 Tabel 3 – Vedelike kokkusurutavus erinevatel temperatuuridel Aine temperatuur, °C Rõhuvahemikus, atm Kokkusurutavus β, 10-6 atm-1 Atsetoon 14,2 9–36 111 0 100–500 82 0 500–1000 59 0 1000–1500 47 0 1500–2000 40 Benseen 16 8–37 90 20 99–296 78,7 20 296–494 67,5 Vesi 20 1–2 46 Glütserool 14,8 1–10 22,1 kastoorõli 14,8 1–10 47,2 Petrooleum 1 1–15 67,91 16,1 1–15 76,77 35,1 1–15 82,83 52,2 1–15 92,21 72,1 1–15 100,16 94 1–15 108,8 Väävelhape 0 1–16 302,5 Äädikhape 25 92,5 81,4 Petrooleum 10 1–5,25 74 100 1–5,25 132 Nitrobenseen 25 192 43,0 Oliiviõli 14,8 1–10 56,3 20,5 1–10 63,3 Parafiin (sulamistemperatuur 55 °C) 64 20–100 83 100 20–400 24 185 20–400 137 elavhõbe 20 1–10 3,91 Etanool 20 1–50 112 20 50–100 102 20 100–200 95 20 200–300 86 20 300–400 80 100 900–1000 73 Tolueen 10 1–5,25 79 20 1–2 91,5 weldworld.ru Elastsustegur - WiKi ru-wiki.org Elastsustegur – Wikipedia RU Jadaühenduses on n(\displaystyle n) vedru jäikusega k1,k2,...,kn.(\displaystyle k_(1),k_(2),...,k_(n).) Hooke'i omast seadusest ( F=−kl(\displaystyle F=-kl) , kus l on pikenemine) järeldub, et F=k⋅l.(\displaystyle F=k\cdot l.) Iga vedru pikenemiste summa on võrdne kogu ühenduse kogupikenemisega l1+l2+ ...+ln=l.(\displaystyle l_(1)+l_(2)+...+l_(n)=l.) Igale vedrule mõjub sama jõud F.(\displaystyle F.) Hooke'i seaduse kohaselt F=l1⋅k1=l2⋅k2=...=ln⋅kn.(\displaystyle F=l_(1)\ cdot k_(1)=l_(2)\cdot k_(2)=...=l_(n)\cdot k_(n).) Eelnevatest avaldistest tuletame: l=F/k,l1=F/ k1,l2 =F/k2,...,ln=F/kn.(\displaystyle l=F/k,\quad l_(1)=F/k_(1),\quad l_(2)=F/ k_(2 ),\quad ...,\quad l_(n)=F/k_(n).) Asendades need avaldised väärtusega (2) ja jagades F,(\displaystyle F,) saame 1/k= 1/k1+ 1/k2+...+1/kn,(\displaystyle 1/k=1/k_(1)+1/k_(2)+...+1/k_(n),) mis on oli vaja tõestada. http-wikipedia.ru Poissoni suhtarv, valem ja näited Poissoni suhte definitsioon ja valem Pöördume tahke keha deformatsiooni käsitlemise juurde. Vaadeldava protsessi käigus toimub muutus keha suuruses, mahus ja sageli ka kujus. Seega toimub objekti suhteline pikisuunaline venitamine (kokkusurumine) selle suhtelise põiksuunalise ahenemisega (paisumisega). Sel juhul määratakse pikisuunaline deformatsioon valemiga: kus on proovi pikkus enne deformatsiooni, on pikkuse muutus koormuse all. Kuid pinge (surumise) ajal ei muutu mitte ainult proovi pikkus, vaid muutuvad ka keha põikmõõtmed. Deformatsiooni ristsuunas iseloomustab suhtelise põiksuunalise kitsenemise (paisumise) suurus: kus on proovi silindrilise osa läbimõõt enne deformatsiooni (proovi põikimõõt). Empiiriliselt on leitud, et elastsete deformatsioonide korral kehtib võrdsus: Poissoni suhe koos Youngi mooduliga (E) on materjali elastsusomaduste tunnus. Poissoni suhe mahulise deformatsiooni jaoks Kui mahulise deformatsiooni koefitsient () on võrdne: kus on keha mahu muutus, on keha esialgne maht. Seejärel kehtib elastsete deformatsioonide puhul järgmine seos: Sageli jäetakse valemis (6) väikeste tellimuste terminid kõrvale ja neid kasutatakse kujul: Isotroopsete materjalide puhul peaks Poissoni suhe olema vahemikus: Negatiivsete Poissoni suhte väärtuste olemasolu tähendab, et venitamisel võivad objekti põikimõõtmed suureneda. See on võimalik füüsikalis-keemiliste muutuste esinemisel keha deformatsiooni ajal. Materjale, mille Poissoni koefitsient on väiksem kui null, nimetatakse aukseetikaks. Poissoni suhte maksimaalne väärtus on elastsemate materjalide tunnus. Selle minimaalne väärtus kehtib õrnade ainete kohta. Seega on teraste Poissoni koefitsient 0,27 kuni 0,32. Kummi Poissoni suhe varieerub vahemikus 0,4–0,5. Poissoni suhe ja plastiline deformatsioon Avaldis (4) kehtib ka plastiliste deformatsioonide kohta, kuid sel juhul sõltub Poissoni suhe deformatsiooni suurusest: Suureneva deformatsiooni ja oluliste plastiliste deformatsioonide ilmnemisel on eksperimentaalselt kindlaks tehtud, et plastiline deformatsioon toimub aine mahtu muutmata, kuna seda tüüpi deformatsioon tekib materjali kihtide nihkumise tõttu. Ühikud Poissoni suhtarv on füüsikaline suurus, millel puudub mõõde. Näited probleemide lahendamisest www.solverbook.com Poissoni suhe – WiKi See artikkel käsitleb materjali elastseid omadusi iseloomustavat parameetrit. Termodünaamika kontseptsiooni kohta vt Adiabaatiline eksponent. Poissoni suhe (tähistatud kui ν(\displaystyle \nu ) või μ(\displaystyle \mu )) on suhtelise põikisurumise ja suhtelise pikisuunalise pinge suhe. See koefitsient ei sõltu keha suurusest, vaid materjali iseloomust, millest proov on valmistatud. Poissoni suhe ja Youngi moodul iseloomustavad täielikult isotroopse materjali elastseid omadusi. Mõõtmeteta, kuid võib näidata suhtelistes ühikutes: mm/mm, m/m. Sellele rakendatakse enne ja pärast tõmbejõudu homogeenne varras. Rakendame homogeensele vardale tõmbejõud. Selliste jõudude mõjul deformeerub varras üldiselt nii piki- kui ka põikisuunas. Olgu l(\displaystyle l) ja d(\displaystyle d) valimi pikkus ja põiki suurus enne deformatsiooni ning l'(\displaystyle l^(\prime )) ja d'(\displaystyle d^(\ prime )) on proovi pikkus ja põiki suurus pärast deformatsiooni. Siis on pikisuunaline pikenemine väärtus, mis on võrdne (l′−l)(\displaystyle (l^(\prime )-l)) ja põiktihendus on väärtus, mis on võrdne väärtusega −(d′−d)(\displaystyle -(d) ^( \prime )-d)) . Kui (l′−l)(\displaystyle (l^(\prime )-l)) on tähistatud kui Δl(\displaystyle \Delta l) ja (d′−d)(\displaystyle (d^(\prime )) - d)) kui Δd(\displaystyle \Delta d) , siis on suhteline pikisuunaline pikenemine võrdne väärtusega Δll(\displaystyle (\frac (\Delta l)(l))) ja suhteline põiki kokkusurumine võrdne väärtusega −Δdd(\displaystyle - (\frac (\Delta d)(d))) . Siis on aktsepteeritud tähistuses Poissoni suhe μ(\displaystyle \mu ) kujul: μ=−ΔddlΔl.(\displaystyle \mu =-(\frac (\Delta d)(d))(\frac (l)(\Delta l)).) Tavaliselt, kui vardale rakendatakse tõmbejõudu, pikeneb see pikisuunas ja tõmbub kokku põikisuunas. Seega on sellistel juhtudel Δll>0(\displaystyle (\frac (\Delta l)(l))>0) ja Δdd<0{\displaystyle {\frac {\Delta d}{d}}<0} , так что коэффициент Пуассона положителен. Как показывает опыт, при сжатии коэффициент Пуассона имеет то же значение, что и при растяжении. Absoluutselt rabedate materjalide puhul on Poissoni koefitsient 0, absoluutselt kokkusurumatute materjalide puhul 0,5. Enamiku teraste puhul on see koefitsient umbes 0,3, kummi puhul umbes 0,5. On ka negatiivse Poissoni suhtega materjale (peamiselt polümeere), selliseid materjale nimetatakse aukseetikaks. See tähendab, et tõmbejõu rakendamisel kere ristlõige suureneb. Näiteks ühe seinaga nanotorudest valmistatud paberil on Poissoni koefitsient positiivne ja mitmeseinaliste nanotorude osakaalu kasvades toimub järsk üleminek negatiivsele väärtusele –0,20. Paljudel anisotroopsetel kristallidel on negatiivne Poissoni suhe, kuna selliste materjalide Poissoni suhe sõltub kristalli struktuuri orientatsiooninurgast tõmbetelje suhtes. Negatiivne koefitsient on sellistes materjalides nagu liitium (minimaalne väärtus on -0,54), naatrium (-0,44), kaalium (-0,42), kaltsium (-0,27), vask (-0,13) jt. 67% kuupkristallidest perioodilisuse tabelist on negatiivse Poissoni koefitsiendiga.

Vedrule riputatud koormus põhjustab selle deformatsiooni. Kui vedru suudab taastada oma esialgse kuju, nimetatakse selle deformatsiooni elastseks.

Elastsete deformatsioonide korral on Hooke'i seadus täidetud:

kus F kontrollib ¾ elastsusjõudu; k¾ elastsustegur (jäikus); D l- vedrupikendus.

Märge: Märk “-” määrab elastsusjõu suuna.

Kui koormus on tasakaalus, on elastsusjõud arvuliselt võrdne raskusjõuga: k D l = m g, siis leiate vedru elastsuse koefitsiendi:

Kus m¾ lasti kaal; g¾ vabalangemise kiirendus.

Joonis 1		Riis. 2

Kui vedrud on ühendatud järjestikku (vt joonis 1), on vedrudes tekkivad elastsusjõud üksteisega võrdsed ja vedrusüsteemi summaarne pikenemine on iga vedru pikenemiste summa.

Sellise süsteemi jäikuse koefitsient määratakse järgmise valemiga:

Kus k 1 - esimese vedru jäikus; k 2 - teise vedru jäikus.

Kui vedrud on ühendatud paralleelselt (vt joonis 2), on vedrude pikenemine sama ja tekkiv elastsusjõud on võrdne üksikutes vedrudes esinevate elastsusjõudude summaga.

Vedrude paralleelse ühendamise jäikuse koefitsient leitakse järgmise valemiga:

k res = k 1 + k 2 . (3)

Töökäsk

1. Kinnitage vedru statiivi külge. Riputates igal vedrul raskusi massi suurenemise järjekorras, mõõtke vedru D pikenemist l.

2. Valemi järgi F = mg arvutage elastsusjõud.

3. Koostage elastsusjõu sõltuvuse graafikud vedru pikenemise suurusest. Graafikute välimuse järgi tehke kindlaks, kas Hooke'i seadus on täidetud.

5. Leidke iga mõõtmise absoluutviga

D k i = ê k i - k kolmapäev ê.

6. Leidke absoluutvea D aritmeetiline keskmine väärtus k kolmap

7. Sisestage mõõtmiste ja arvutuste tulemused tabelisse.

1. Tehke mõõtmised (nagu kirjeldatud ülesandes 1) ja arvutage järjestikku ja paralleelselt ühendatud vedrude elastsuskoefitsiendid.

2. Leidke koefitsientide keskmine väärtus ja nende mõõtmiste viga. Sisestage mõõtmiste ja arvutuste tulemused tabelisse.

4. Leidke katseviga, võrreldes elastsusteguri teoreetilisi väärtusi eksperimentaalsete väärtustega, kasutades valemit:

.

m, kg
F, N
Esimene kevad
D l 1 m
k 1, N/m							k keskmine =
D k 1, N/m							D k keskmine =
Teine kevad
D l 2, m
k 2, N/m							k keskmine =
D k 2, N/m							D k keskmine =
Vedrude seeriaühendus
D l, m
k, N/m							k keskmine =
D k, N/m							D k keskmine =
Vedrude paralleelühendus
D l, m
k, N/m							k keskmine =
D k, N/m							D k keskmine =

Kontrollküsimused

Sõnastage Hooke'i seadus.

Defineeri deformatsiooni- ja elastsustegur. Nimetage nende suuruste mõõtühikud SI-s.

Kuidas leitakse vedrude paralleel- ja jadaühenduse elastsustegur?

Laboratoorsed tööd nr 1-5

Dünaamika seaduste uurimine

Edasi liikumine

Teoreetiline teave

Dünaamika uurib mehaanilise liikumise põhjuseid.

Inerts– keha võime säilitada puhkeseisundit või sirgjoonelist ühtlast liikumist, kui teised kehad sellele kehale ei mõju.

Kaal m (kg)- keha inertsi kvantitatiivne mõõt.

Newtoni esimene seadus:

On referentssüsteeme, milles keha on puhkeasendis või lineaarse ühtlase liikumise olekus, kui teised kehad sellele ei mõju.

Nimetatakse tugiraame, milles Newtoni esimene seadus on täidetud inertsiaalne.

Jõud (N) on kehade või kehaosade vastastikmõju iseloomustav vektorsuurus.

Jõudude superpositsiooni põhimõte:

Kui jõud ja mõjuvad materiaalsele punktile samaaegselt, saab need asendada resultantjõuga.

I. Vedrujäikus

Mis on vedru jäikus ?
Üks olulisemaid parameetreid, mis on seotud erinevatel eesmärkidel kasutatavate elastsete metalltoodetega, on vedru jäikus. See tähendab, kui vastupidav on vedru teiste kehade mõjule ja kui tugevalt see neile kokkupuutel vastu peab. Vastupanujõud on võrdne vedrukonstandiga.

Mida see indikaator mõjutab?
Vedru on üsna elastne toode, mis tagab translatiivsete pöörlemisliigutuste ülekande seadmetele ja mehhanismidele, milles see asub. Peab ütlema, et vedrusid leiab kõikjalt, vedruga on majas iga kolmas mehhanism, rääkimata nende elastsete elementide arvust tööstusseadmetes. Sel juhul määrab nende seadmete töökindluse vedru jäikuse määr. See väärtus, mida nimetatakse vedrukonstandiks, sõltub jõust, mida tuleb vedru kokkusurumiseks või venitamiseks rakendada. Vedru sirgendamise algolekusse määrab metall, millest see on valmistatud, kuid mitte jäikusaste.

Millest see näitaja sõltub?
Sellisel lihtsal elemendil nagu vedru on olenevalt otstarbest palju sorte. Vastavalt deformatsiooni mehhanismile ja kujule ülekandmise meetodile eristatakse spiraalset, koonust, silindrilist ja muud. Seetõttu määrab konkreetse toote jäikuse ka deformatsiooni ülekandmise meetod. Deformatsioonikarakteristik jagab vedrutooted väände-, surve-, painutus- ja pingutusvedrudeks.

Kui kasutate seadmes korraga kahte vedru, sõltub nende jäikuse aste kinnitusviisist - seadme paralleelühenduse korral suureneb vedrude jäikus ja jadaühenduse korral see väheneb.

II. Vedru jäikuse koefitsient

Vedru jäikuse koefitsient ja vedrutooted on üks olulisemaid näitajaid, mis määrab toote kasutusea. Jäikuskoefitsiendi käsitsi arvutamiseks on lihtne valem (vt joon. 1), samuti saate kasutada meie vedrukalkulaatorit, mis aitab teil üsna lihtsalt kõiki vajalikke arvutusi teha. Kuid vedru jäikus mõjutab kogu mehhanismi kasutusiga ainult kaudselt - seadme muud kvalitatiivsed omadused on olulisemad.

6. Heli uurimismeetodid meditsiinis: löökpillid, auskultatsioon. Fonokardiograafia.

Auskultatsioon

Löökpillid

Fonokardiograafia

7. Ultraheli. Ultraheli vastuvõtmine ja salvestamine pöörd- ja otsese piesoelektrilise efekti alusel.

8. Erineva sageduse ja intensiivsusega ultraheli koosmõju ainega. Ultraheli kasutamine meditsiinis.

Elektromagnetilised võnkumised ja lained.

4.Elektromagnetlainete skaala. Meditsiinis kasutusele võetud sagedusvahemike klassifikatsioon

5.Elektromagnetkiirguse bioloogiline mõju organismile. Elektrilised vigastused.

6.Diathermia. UHF-ravi. Induktsioontermia. Mikrolaineteraapia.

7. Mitteioniseeriva elektromagnetkiirguse tungimise sügavus bioloogilisse keskkonda. Selle sõltuvus sagedusest. Elektromagnetilise kiirguse eest kaitsmise meetodid.

Meditsiiniline optika

1. Valguse füüsiline olemus. Valguse lainelised omadused. Valguse lainepikkus. Valguse füüsikalised ja psühhofüüsilised omadused.

2. Valguse peegeldumine ja murdumine. Täielik sisemine peegeldus. Fiiberoptika, selle kasutamine meditsiinis.

5. Mikroskoobi eraldusvõime ja eraldusvõime piir. Resolutsiooni suurendamise viisid.

6. Spetsiaalsed mikroskoopiameetodid. Sukeldusmikroskoop. Tumevälja mikroskoop. Polariseeriv mikroskoop.

Kvantfüüsika.

2. Aatomikiirguse joonspekter. Selle seletus on N. Bohri teoorias.

3. Osakeste lainelised omadused. De Broglie hüpotees, selle eksperimentaalne põhjendus.

4. Elektronmikroskoop: tööpõhimõte; resolutsioon, rakendamine meditsiiniuuringutes.

5. Aatomi- ja molekulaarspektri struktuuri kvantmehaaniline selgitus.

6. Luminestsents, selle liigid. Fotoluminestsents. Stokesi seadus. Kemiluminestsents.

7. Luminestsentsi rakendamine biomeditsiinilistes uuringutes.

8. Fotoelektriline efekt. Välise fotoelektrilise efekti Einsteini võrrand. Fotodiood. Fotokordisti toru.

9. Laserkiirguse omadused. Nende seos kiirguse kvantstruktuuriga.

10. Koherentne kiirgus. Holograafiliste kujutiste saamise ja taastamise põhimõtted.

11. Heelium-neoonlaseri tööpõhimõte. Energiatasemete pöördpopulatsioon. Footonlaviinide tekkimine ja areng.

12. Laserite rakendamine meditsiinis.

13. Elektronide paramagnetresonants. EPR meditsiinis.

14. Tuumamagnetresonants. NMR kasutamine meditsiinis.

Ioniseeriv kiirgus

1. Röntgenkiirgus, selle spekter. Bremsstrahlung ja iseloomulik kiirgus, nende olemus.

3. Röntgenkiirguse rakendamine diagnostikas. röntgen. Radiograafia. Fluorograafia. CT skaneerimine.

4. Röntgenkiirguse interaktsioon ainega: fotoabsorptsioon, koherentne hajumine, Comptoni hajumine, paaride moodustumine. Nende protsesside tõenäosus.

5. Radioaktiivsus. Radioaktiivse lagunemise seadus. Pool elu. Radioaktiivsete ravimite aktiivsuse ühikud.

6 Ioniseeriva kiirguse nõrgenemise seadus. Lineaarne sumbumise koefitsient. Pool sumbuskihi paksus. Massi sumbumise koefitsient.

8. Radioaktiivsete ravimite tootmine ja kasutamine diagnoosimiseks ja raviks.

9. Ioniseeriva kiirguse registreerimismeetodid: Geigeri loendur, stsintillatsiooniandur, ionisatsioonikamber.

10. Dosimeetria. Neeldumise, kokkupuute ja ekvivalentdoosi mõiste ning nende võimsus. Nende mõõtühikud. Mittesüsteemne üksus on röntgenikiirgus.

Biomehaanika.

1. Newtoni teine ​​seadus. Keha kaitsmine liigsete dünaamiliste koormuste ja vigastuste eest.

2. Deformatsiooni liigid. Hooke'i seadus. Kõvaduskoefitsient. Elastsusmoodul. Luukoe omadused.

3. Lihaskude. Lihaskiudude struktuur ja funktsioonid. Energia muundamine lihaste kokkutõmbumise ajal. Lihaste kontraktsiooni efektiivsus.

4. Lihaste töö isotooniline režiim. Staatiline lihastöö.

5. Vereringesüsteemi üldised omadused. Vere liikumise kiirus anumates. Insuldi vere maht. Südame töö ja jõud.

6. Poiseuille'i võrrand. Veresoonte hüdraulilise takistuse mõiste ja selle mõjutamise meetodid.

7. Vedeliku liikumise seadused. Järjepidevuse võrrand; selle seos kapillaarsüsteemi omadustega. Bernoulli võrrand; selle seos aju ja alajäsemete verevarustusega.

8. Laminaarne ja turbulentne vedeliku liikumine. Reynoldsi number. Vererõhu mõõtmine Korotkoffi meetodil.

9. Newtoni võrrand. Viskoossustegur. Veri on nagu mitte-Newtoni vedelik. Vere viskoossus on normaalne ja patoloogiate korral.

Tsütomembraanide biofüüsika ja elektrogenees

1. Difusiooni nähtus. Ficki võrrand.

2. Rakumembraanide struktuur ja mudelid

3. Bioloogiliste membraanide füüsikalised omadused

4. Kontsentratsioonielement ja Nernsti võrrand.

5. Tsütoplasma ja rakkudevahelise vedeliku iooniline koostis. Rakumembraani läbilaskvus erinevatele ioonidele. Potentsiaalne erinevus rakumembraani ulatuses.

6. Rakkude puhkepotentsiaal. Goldmani-Hodgkini-Katzi võrrand

7. Rakkude ja kudede erutuvus. Ergastusmeetodid. Seadus "kõik või mitte midagi".

8. Tegevuspotentsiaal: graafiline välimus ja omadused, esinemis- ja arengumehhanismid.

9. Pingest sõltuvad ioonkanalid: struktuur, omadused, toimimine

10. Aktsioonipotentsiaali levimise mehhanism ja kiirus piki mittepulpaatilist närvikiudu.

11. Aktsioonipotentsiaali levimise mehhanism ja kiirus mööda müeliniseerunud närvikiudu.

Vastuvõtu biofüüsika.

1. Retseptorite klassifikatsioon.

2. Retseptorite struktuur.

3. Üldised vastuvõtumehhanismid. Retseptori potentsiaalid.

4. Teabe kodeerimine meeltes.

5. Valguse ja heli tajumise tunnused. Weber-Fechneri seadus.

6. Kuulmisanalüsaatori põhiomadused. Kuulmis vastuvõtu mehhanismid.

7. Visuaalse analüsaatori põhiomadused. Visuaalse vastuvõtu mehhanismid.

Ökoloogia biofüüsikalised aspektid.

1. Geomagnetväli. Loodus, biotroopsed omadused, roll biosüsteemide elus.

2. Keskkonnamõjuga füüsikalised tegurid. Looduslikud taustatasemed.

Tõenäosusteooria ja matemaatilise statistika elemendid.

Näidise omadused tähendavad

2. Deformatsiooni liigid. Hooke'i seadus. Kõvaduskoefitsient. Elastsusmoodul. Luukoe omadused.

Deformatsioon- keha suuruse, kuju ja konfiguratsiooni muutus välis- või sisejõudude mõjul. deformatsiooni tüübid:

pinge-surumine on keha deformatsiooni liik, mis tekib siis, kui sellele rakendatakse pikitelge koormust.

nihke – nihkepingetest põhjustatud keha deformatsioon

painutamine on deformatsioon, mida iseloomustab deformeeritava objekti telje või halli pinna kumerus välisjõudude mõjul.

torsioon tekib siis, kui kehale rakendatakse selle põikitasandil jõupaari kujul koormust.

Hooke'i seadus- elastsusteooria võrrand, mis seob elastse keskkonna pinget ja deformatsiooni. Sõnalises vormis on seadus järgmine:

Elastsusjõud, mis tekib kehas selle deformatsiooni ajal, on otseselt võrdeline selle deformatsiooni suurusega

Õhukese tõmbevarda puhul on Hooke'i seadus järgmine:

Siin on F varda tõmbejõud, Δl on varda absoluutne pikenemine (kokkusurumine) ja k on elastsuse (või jäikuse) koefitsient.

Elastsustegur oleneb nii materjali omadustest kui ka varda mõõtmetest. Saame eristada sõltuvust varda mõõtmetest (ristlõikepindala S ja pikkus L), kirjutades elastsusteguri kui

Jäikuskoefitsient on jõud, mis põhjustab ühekordse nihke iseloomulikus punktis (kõige sagedamini jõu rakendamise punktis).

Elastsusmoodul– üldnimetus mitmele füüsikalisele suurusele, mis iseloomustavad tahke keha (materjali, aine) võimet elastselt deformeeruda, kui sellele jõud rakendub.

Looduses pole absoluutselt tahkeid kehasid, tõelised tahked kehad võivad veidi “vedruda” - see on elastne deformatsioon. Päris tahketel ainetel on elastse deformatsiooni piir, s.t. selline piir, mille järel survest jälg juba jääb ja ei kao iseenesest.

Luukoe omadused. Luu on kindel keha, mille peamised omadused on tugevus ja elastsus.

Luu tugevus on võime taluda väliseid hävitavaid jõude. Tugevuse määrab kvantitatiivselt tõmbetugevus ja see sõltub luukoe konstruktsioonist ja koostisest. Igal luul on konkreetne kuju ja keeruline sisemine struktuur, mis võimaldab tal taluda teatud skeleti osa koormust. Muutused luu torukujulises struktuuris vähendavad selle mehaanilist tugevust. Luu koostis mõjutab oluliselt ka tugevust. Mineraalide eemaldamisel muutub luu kummiseks, orgaanilise aine eemaldamisel aga rabedaks.

Luu elastsus on omadus taastada oma algne kuju pärast keskkonnateguritega kokkupuute lõpetamist. See, nagu tugevus, sõltub luu konstruktsioonist ja keemilisest koostisest.

3. Lihaskude. Lihaskiudude struktuur ja funktsioonid. Energia muundamine lihaste kokkutõmbumise ajal. Lihaste kontraktsiooni efektiivsus.

Lihaskude kutsuge kudesid, mis on erineva struktuuri ja päritoluga, kuid sarnased nende võimega läbida tugevaid kokkutõmbeid. Need tagavad keha kui terviku, selle osade ja organite liikumise ruumis ning koosnevad lihaskiududest.

Lihaskiud on piklik rakk. Kiu koostis sisaldab selle kest - sarkolemma, vedelat sisu - sarkoplasma, tuum, mitokondrid, ribosoomid, kontraktiilsed elemendid - müofibrillid, samuti Ca 2+ ioone sisaldav - sarkoplasmaatiline retikulum. Raku pinnamembraan moodustab korrapäraste ajavahemike järel põiktorusid, mille kaudu tungib aktsioonipotentsiaal rakku ergastuse korral.

Lihaskiudude funktsionaalne üksus on müofibrill. Müofibrillide korduvat struktuuri nimetatakse sarkomeeriks. Müofibrillid sisaldavad kahte tüüpi kontraktiilseid valke: õhukesi aktiini filamente ja kaks korda paksemaid müosiini filamente. Lihaskiudude kokkutõmbumine toimub müosiini filamentide libisemise tõttu üle aktiini filamentide. Sellisel juhul suureneb filamentide kattuvus ja sarkomeer lüheneb.

Kodu lihaskiudude funktsioon- lihaskontraktsiooni tagamine.

Energia muundamine lihaste kokkutõmbumise ajal. Lihase kokkutõmbamiseks kasutatakse energiat, mis vabaneb ATP hüdrolüüsi käigus aktomüosiini toimel ja hüdrolüüsiprotsess on tihedalt seotud kontraktiilse protsessiga. Lihase poolt tekitatud soojushulga järgi saab hinnata energia muundamise efektiivsust kokkutõmbumisel Lihase lühenemisel suureneb hüdrolüüsi kiirus vastavalt tehtud töö suurenemisele. Hüdrolüüsi käigus vabanev energia on piisav, et tagada ainult tehtud töö, kuid mitte lihase täielik energiatootmine.

Tõhusus lihastöö (tõhusus) r) on välise mehaanilise töö suuruse suhe ( W) soojuse kujul eralduvale koguhulgale ( E) energia:

Eraldatud lihase kõrgeimat efektiivsust täheldatakse väliskoormusel, mis on umbes 50% maksimaalsest väliskoormusest. Töö tootlikkus ( R) inimesel määratakse hapnikutarbimise hulga järgi töö ja taastumise ajal, kasutades valemit:

kus 0,49 on proportsionaalsuse koefitsient tarbitud hapniku mahu ja tehtud mehaanilise töö vahel, st 100% efektiivsusega töö tegemisel, mis on võrdne 1 kgf․m(9,81J), nõutav 0,49 ml hapnikku.

Mootori tegevus / efektiivsus

Kõndimine/23-33%; Jooks keskmise kiirusega/22-30%; Jalgrattasõit/22-28%; Sõudmine/15-30%;

kuulitõuge/27%; Viskamine/24%; Kangi tõstmine/8-14%; Ujumine/ 3%.

"