Odkształcenie polegające na ścinaniu, skręcaniu, zginaniu to zmiana objętości i kształtu bryły pod wpływem dodatkowego obciążenia. W tym przypadku zmieniają się odległości między cząsteczkami lub atomami, co prowadzi do pojawienia się sił sprężystych. Rozważ główne rodzaje odkształceń i ich cechy.
Ściskaj i rozciągaj
Odkształcenie rozciągające jest związane ze względnym lub bezwzględnym wydłużeniem ciała. Przykładem jest jednorodny pręt, który jest zamocowany na jednym końcu. Kiedy siła działająca w przeciwnym kierunku jest przyłożona wzdłuż osi, pręt jest rozciągany.
Siła przyłożona do nieruchomego końca pręta prowadzi do ściskania ciała. W procesie kompresji lub rozciągania zmienia się powierzchnia przekroju ciała.
Deformacja rozciągania to zmiana stanu obiektu, której towarzyszy przesunięcie jego warstw. Widok ten można przeanalizować na modelu bryły składającej się z równoległych płyt, które są połączone sprężynami. Ze względu na siłę poziomą płyty są przesunięte pod pewnym kątem, a objętość ciała nie zmienia się. W przypadku odkształceń sprężystych ujawniono wprost proporcjonalną zależność między siłą przyłożoną do korpusu a kątem ścinania.uzależnienie.
Odkształcenie gięcia
Rozważmy przykłady tego typu deformacji. W przypadku zginania wypukła część ciała jest poddawana pewnemu naprężeniu, a wklęsły fragment jest ściskany. Wewnątrz ciała poddanego tego typu deformacjom znajduje się warstwa, która nie podlega ani ściskaniu, ani rozciąganiu. Jest powszechnie nazywany neutralnym obszarem ciała odkształcalnego. W pobliżu można zmniejszyć obszar ciała.
W inżynierii przykłady tego typu deformacji są wykorzystywane do oszczędzania materiałów, a także do zmniejszenia masy budowanych konstrukcji. Solidne belki i pręty są zastępowane rurami, szynami, belkami dwuteowymi.
Odkształcenie skrętne
Ta podłużna deformacja jest nierównomiernym ścinaniem. Powstaje pod działaniem sił skierowanych równolegle lub przeciwnie do pręta, którego jeden koniec jest zamocowany. Najczęściej różne części i mechanizmy stosowane w konstrukcjach i maszynach ulegają skomplikowanym deformacjom. Jednak dzięki połączeniu kilku wariantów odkształceń obliczenie ich właściwości jest znacznie ułatwione.
Nawiasem mówiąc, w procesie znaczącej ewolucji kości ptaków i zwierząt przyjęły rurową wersję struktury. Zmiana ta przyczyniła się do maksymalnego wzmocnienia szkieletu przy określonej masie ciała.
Odkształcenia na przykładzie ciała ludzkiego
Ciało ludzkie jest poddawane poważnemu obciążeniu mechanicznemu spowodowanemu własnym wysiłkiem i ciężarem, które wydają się fizycznezajęcia. Ogólnie rzecz biorąc, deformacja (przesunięcie) jest charakterystyczna dla ludzkiego ciała:
- Kompresja działa na kręgosłup, powłoki stóp, kończyny dolne.
- Więzadła, kończyny górne, mięśnie, ścięgna są rozciągane.
- Zginanie jest charakterystyczne dla kończyn, kości miednicy, kręgów.
- Szyja ulega skręceniu podczas rotacji, a ręce doświadczają tego podczas rotacji.
Ale jeśli maksymalne naprężenie zostanie przekroczone, możliwe jest pęknięcie, na przykład kości ramienia, uda. W więzadłach tkanki są połączone na tyle elastycznie, że można je dwukrotnie rozciągać. Nawiasem mówiąc, deformacja ścinająca wyjaśnia wszystkie niebezpieczeństwa związane z poruszaniem się kobiet na wysokich obcasach. Ciężar ciała zostanie przeniesiony na palce, co podwoi obciążenie kości.
Według wyników badań lekarskich przeprowadzonych w szkołach, na dziesięcioro dzieci tylko jedno można uznać za zdrowe. Jak deformacje związane są ze zdrowiem dzieci? Ścinanie, skręcanie, skurcz są głównymi przyczynami złej postawy u dzieci i młodzieży.
Wytrzymałość i odkształcenie
Pomimo różnorodności świata ożywionego i nieożywionego, stworzenia przez człowieka wielu przedmiotów materialnych, wszystkie przedmioty i istoty żywe mają wspólną właściwość - siłę. Zwyczajowo rozumie się zdolność materiału do utrzymywania się przez długi czas bez widocznych uszkodzeń. Jest siła struktur, cząsteczek, struktur. Ta cecha jest odpowiednia dla naczyń krwionośnych, ludzkich kości, cegłykolumny, szkło, woda. Odkształcenie ścinające - wariant sprawdzenia konstrukcji pod kątem wytrzymałości.
Wykorzystywanie przez człowieka różnego rodzaju deformacji ma głębokie korzenie historyczne. Wszystko zaczęło się od chęci połączenia ze sobą kija i ostrego czubka w celu polowania na starożytne zwierzęta. Już w tych odległych czasach człowiek interesował się deformacją. Przesunięcie, ściskanie, rozciąganie, zginanie pomogły mu stworzyć mieszkania, narzędzia i gotować jedzenie. Wraz z rozwojem technologii ludzkość zdołała wykorzystać różnego rodzaju deformacje, dzięki którym przynoszą one wymierne korzyści.
Prawo Hooke'a
Obliczenia matematyczne wymagane w budownictwie, inżynierii umożliwiły zastosowanie prawa Hooke'a do odkształceń ścinających. Formuła wykazała bezpośrednią zależność między siłą przyłożoną do ciała a jego wydłużeniem (ściskaniem). Hooke użył współczynnika sztywności, aby pokazać związek między materiałem a jego zdolnością do odkształcenia.
Wraz z rozwojem i doskonaleniem środków technicznych, aparatury i przyrządów, rozwojem teorii odporności, przeprowadzono poważne badania plastyczności i sprężystości. Wyniki przeprowadzonych podstawowych eksperymentów zaczęto stosować w technologii budowlanej, teorii konstrukcji i mechanice teoretycznej.
Dzięki zintegrowanemu podejściu do problemów związanych z różnego rodzaju deformacjami możliwy był rozwój branży budowlanej, prowadzenie profilaktyki prawidłowej postawy u młodego pokolenia w kraju.
Wniosek
Odkształcenia uwzględniane w trakcie szkolnej fizyki,wpływać na procesy zachodzące w żywym świecie. W organizmach ludzkich i zwierzęcych stale występują skręcanie, zginanie, rozciąganie i ściskanie. A w celu terminowej i pełnej profilaktyki problemów związanych z postawą czy nadwagą lekarze wykorzystują zależności zidentyfikowane przez fizyków podczas badań podstawowych.
Na przykład przed wykonaniem protetyki kończyn dolnych wykonywane jest szczegółowe obliczenie maksymalnego obciążenia, dla którego należy je obliczyć. Protezy dobierane są dla każdej osoby indywidualnie, ponieważ ważne jest, aby wziąć pod uwagę wagę, wzrost i mobilność tej ostatniej. W przypadku naruszeń postawy stosuje się specjalne pasy korekcyjne, oparte na wykorzystaniu odkształcenia ścinającego. Współczesna medycyna rehabilitacyjna nie mogłaby istnieć bez wykorzystania praw i zjawisk fizycznych, w tym bez uwzględnienia praw różnego rodzaju deformacji.
