Силы упругости в технике
материал по физике (7 класс) на тему

Силы упргости в технике

При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Эта сила возникает вследствие электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами вещества. Ее называют силой упругости.

Рассмотрим теперь, какое значение в современной технике имеют силы упругости и упругие деформации. В расчете именно на упругие свойства материалов, а соответственно, и упругие деформации при работе рассчитываются самые разнообразные инструменты, детали любой машины,  все технические сооружения и спортивный инвентарь.

Арбалет представлял собой лук, укрепленный на торце деревянной ложи, снабженной спусковым устройством. Спортсмены - арбалетчики стреляют веретенообразными неоперенными снарядами. А натяжение тетивы очень  солидное и составляет 70 кг при стрельбе с дистанции 10 метров (стоя) и 120 кг при стрельбе с 30 метров, при этом ведется стрельба с положения стоя и с колена.

Работа подвески автомобиля основывается на преобразовании энергии удара при наезде на неровность в перемещение упругого элемента подвески, вследствие чего сила удара, что передаётся на кузов, уменьшается и плавность хода возрастает. Подвеска автомобиля обеспечивает упругую связь рамы или кузова с мостами и колёсами, плавность хода, устойчивость и проходимость автомобиля.

Любой инструмент — будь то молоток, зубило, гаечный ключ, клещи, ножницы, плоскогубцы, отвертка, стамеска — испытывает при работе различные виды деформации: растяжение или сжатие, изгиб, кручение или сдвиг, а отвертка при работе испытывает одновременно деформации сжатия и кручения; клещи — растяжение и изгиб; зубило — сжатие и сдвиг; всякое движение с трением создает сдвиг.

Разве какой-либо из перечисленных инструментов мог годиться для работы, если бы после каждого случая использования он сохранял приобретенную при этом деформацию? В таком случае любой инструмент выходил бы из строя буквально за считанные минуты работы.

Правда, поскольку в природе нет абсолютно упругих материалов, т. е. таких, которые не имели бы остаточных деформаций независимо от действующих на них сил, любой инструмент со временем несколько деформируется: расплющивается пятка молотка, тупится зубило, искривляется лезвие отвертки и т. д.

Однако все инструменты при изготовлении рассчитываются на упругие деформации, исходя из чего выбирается и обрабатывается материал для них. Инструменты поэтому сохраняют рабочее состояние в течение сравнительно долгого времени, ибо остаточные деформации у них весьма малы и накапливаются лишь за большой срок их использования.

Так же обстоит дело с рабочими инструментами станков, например с фрезами, сверлами, резцами и со всеми элементами конструкций различных машин. В производственных процессах они также подвергаются разным деформациям, но служат человеку долго вследствие того, что эти деформации являются упругими.

Представим себе такое сооружение, как мост через реку на автостраде или на линии железной дороги. Если бы деформации сжатия и изгиба, приобретенные фермой моста во время прохождения по нему поезда, сохранились и после этого, то при прохождении второго поезда они возросли бы, и так после каждого поезда — пока мост не рухнул бы. Естественно, что все элементы конструкции моста при его сооружении рассчитываются на упругие деформации.

То же можно сказать о рельсах на линии железной дороги. При движении поезда рельсы сжимаются и прогибаются, а по исчезновению напряжения возвращаются практически к прежнему состоянию.

Однако из всего вышеизложенного об упругих деформациях не следует делать ошибочного вывода о том, что технике необходимы и полезны только упругие деформации и что, наоборот, деформации неупругие, пластичные и остаточные, назовите их так или иначе, технике вредны или не используются ею.

Современное производство, техника широко использует и остаточные деформации. Именно такого рода деформации и необходимы в большом разнообразии производственных процессов.

Онучина Вера Ивановна                                                                 пос Сернур