VII. Питання для контролю і самоконтролю

1. Сформулювати закон Гука. Що таке відносна деформація?

2. Пояснити фізичний зміст модуля Юнга та модуля зсуву.

3. Намалювати схематично графік залежності механічної напруги в твердоту тілі від деформації тіла.

4. Які види деформацій ви знаєте?

5. Яка деформація твердого тіла не приводить до зміни об’єму?

6. Який фізичний зміст коефіцієнта Пуассона? Чи може пружна деформація розтягу приводити до збільшення (зменшення) об’єму твердого тіла?

7. Як можна представити деформацію прогину?

8. Від чого залежить міцність твердих тіл?

9. Чому теоретична міцність кристалів на порядки більша за реальну?

10. Які точкові дефекти можливі в кристалах.

11. Запишіть робочу формулу для визначення похибки модуля Юнга при непрямих вимірюваннях.

Лабораторна робота №9

Рух тіл при наявності аеродинамічних сил опору

І. МЕТА РОБОТИ: вивчення руху тіл при наявності лобового опору; експериментальне визначення коефіцієнта моменту сили лобового опору пластинки та максимального значення моменту цієї сили.

ІІ. НЕОБХІДНІ ПРИЛАДИ І МАТЕРІАЛИ: установка, секундомір, міліметровий папір.

ІІІ. ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ, знання яких необхідне для виконання лабораторної роботи.

1. Шість рівнянь руху твердого тіла (для поступального і обертового руху).

2. Плоский рух. Два рівняння плоского руху твердого тіла: рівняння руху центру мас і рівняння моментів.

3. Зв’язок між кутовими і лінійними характеристиками обертового руху. Таблиця аналогій.

4. Лобовий опір тіл у потоці газу або рідини.

5. Число Рейнольдcа. Принцип подібності.

6. Обтікання тіл. Підіймальна сила. Ефект Магнуса.

IV. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

При русі тіл у повітрі і у рідині на них діє сила опору. Складова сили опору вздовж напрямку потоку називається лобовим опором і задається формулою

(9.1)

де  – безрозмірний коефіцієнт лобового опору, S - площа перерізу тіла, v – швидкість потоку,  – густина. При великих швидкостях F_опору  v² і  від швидкості не залежить. При малих швидкостях сила опору, як і сила “рідкого” тертя, пропорційна швидкості (F_опоруv), тоді =b/v (тут коефіцієнт пропорційності b має розмірність швидкості). При малих швидкостях потоку має місце ламінарна течія. При ламінарній течії вектор швидкості у довільній точці трубки не має складових у напрямку, перпендикулярному до осі трубки. Трубкою течії називається циліндрична поверхня, утворена лініями течії як твірними. Лінії течії - це траєкторії рухомих частинок рідини чи газу. Відомо, що для ламінарної течії коефіцієнт опору  зв’язаний з числом Рейнольдса R_e співвідношенням:

, де , (9.2)

 – густина рідини або газу, r – радіус трубки, по якій тече рідина або газ, або певний розмір тіла, що оминається потоком, v – швидкість потоку,  – коефіцієнт в’язкості рідини чи газу. З формули (6.2 ) видно, що 1/v.

При обертовому русі, як відомо, лінійним характеристикам руху (переміщенню, швидкості, прискоренню) зіставляють кутові характеристики, масі зіставляється момент інерції, силі - момент сили. Продовжуючи аналогії, можна вважати, що так як сила лобового опору при малих швидкостях пропорційна швидкості, то момент цієї сили пропорційний кутовій швидкості:

M_{лоб.опору}= C. (9.3)