Контрольні запитання

1. Як впливає якість обробки поверхні на коефіцієнт тертя ковзання?

2. Поясніть, чому тертя ковзання супроводжується нагріванням тіл, а тертя спокою ні.

3. Які основні джерела похибок при вимірюванні коефіцієнта тертя?

4. Чому при збільшенні кута нахилу площини збільшується коефіцієнт корисної дії?

Допуск до виконання роботи отримано ________________________________

(Дата та підпис викладача)

Роботу захищено ________________________________

(Дата та підпис викладача)

Лабораторна робота дослідження пружних деформацій розтягу твердих тіл

Мета: Закріпити теоретичні відомості з тем: «Види фундаментальних взаємодій. Пружні сили. Закон Гука. Види деформації»; оволодіти прийомами екс­пе­риментального визначення модуля Юнга та перевірки закону Гука.

Прилади та обладнання: мікроскоп відліковий типу МПВ-2; тонка металева дротина закріплена на штативі; набір тягарців; мікрометр.

Короткі теоретичні відомості

Деформацією твердого тіла називають зміни його форми, розмірів під дією прикладених сил. При деформаціях має місце зміщення частинок тіла, що знаходяться в вузлах кристалічної решітки. Цьому зміщенню перешкоджають сили міжмолекулярної взаємодії, отже при деформаціях виникають внутрішні пружні сили. Пружні сили відносяться до електромагнітних фундаментальних взаємодій.

Якщо після припинення дії сил, що викликають деформацію, остання зникає, її називають пружною. Пружна деформація має місце тільки тоді, коли прикладені сили не перевищують конкретного, цілком певного для даного тіла значення. Це значення сили називається межею пружності.

Величину пружних сил характеризують механічною напругою:

, (1)

де F – сила пружності, S – площа поперечного перерізу ,

σ – механічна напруга - сила, що припадає на одиницю площі поперечного перерізу, а величину деформації – відносною деформацією:

. (2)

Зв’язок між цими характеристиками експериментально встановив в 1675р. Гук.

Напруга, що виникає в пружно деформованому тілі, прямо пропорційна відносній деформації:

, (3)

де k – коефіцієнт пропорційності, який називається модулем пружності.

Існує кілька видів деформації: односторонній розтяг і стиск, усе­сто­рон­ній розтяг і стиск, згин і т.д. В принципі їх можна звести до розтягу і стиску. Для випадку деформації розтягу формулу (3) можна переписати в вигляді:

, (4)

де Е – модуль Юнга, який залежить від речовини і фізичного стану стержня чи дроту. Модуль Юнга з записаних раніше співвідношень можна визначити з формули:

. (5)

Модуль Юнга характеризує пружні властивості твердих тіл при деформаціях розтягу – стиску - він чисельно рівний напрузі, при якій розміри тіла змінюються вдвічі.

Залежність (5) служить для експери­ментального визначення модуля Юнга.

Закон Гука справедливий лише для ідеально пружних тіл. На рис. 1 показана характерна діаграма розтягу твердого тіла. Строга пропорційність між відносним видовженням і напругою спостерігається лише при відносно невеликих навантаженнях (див. діаграму) на відрізку ОА.

Максимальна напруга σ_п при якій виконується закон Гука називається межею пропорційності.

Максимальна напруга σ_уп при якій не виникають залишкові деформації ( відносна залишкова деформація не перевищує 0,1%) називається межею пружності. Їй відповідає точка В на діаграмі.

Межа текучості – це напруга, яка характеризує такий стан тіла, після якого деформація збільшується без збільшення діючої сили (горизонтальний відрізок діаграми ВС).

Межею міцності (точка D на діаграмі) називають напругу яка відповідає найбільшому навантаженню яке може витримати тіло перед тим як зруйнується.