Природная сила силы упругости

Содержание

Природа сил упругости;
Вынужденные электромагнитные колебания.
Переменный ток: генератор переменного тока, мощность переменного тока;
Действующие значения силы переменного тока и напряжения.
Силы упругости: природа сил упругости, виды упругих деформаций, закон Гука 10(1).
Урок по физике «Силы в природе. Сила упругости»

Природа сил упругости;

Силы упругости – силы, восстанавливающие то состояние тела, которое было до деформации. Эта сила возникает из-за взаимодействия частиц (притяжения и отталкивания). Но и F_упр возникает также, когда тело изгибают или скручивают, сл-но, F_упр возникает при деформациях тела, она направлена к поверхности соприкосновения взаимодействующих тел. Все тела состоят из атомов или молекул. Расстояние между ними очень малы, как и сами частицы. Частицы взаимодействуют между собой. K=l/l₀ – коэффициент жёсткости. Диаграмма рас-ния – это график зависимости  от  (=F()). ОА – область упругой деформации;(з-н Гука); т.А — _n – предел пропорциональности(это max, при котором ещё выполняется з-н Гука); АВ – область остаточных деформаций, деф-ция  0,1%. Т.B-_упр – предел упругости (max, при котором ещё не возникают заметные остаточные деформации); ВС – область текучести; т.С - предел текучести; СD- течёт материал; т.D-_n_ч – предел прочности; после т.D – разрушение материала;

Д еформации- это растяжение, сжатие, изгиб, кручение и т. д. При любом виде деформации, если она не велика, возникает сила упругости, восстанавливающая то состояние, в котором тело находилось до деформации.

Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению тела и направлению перемещения частиц тела относительно других частиц при деформации. Fупр.=-kx. k- коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. [Fупр.]=[Н/м].

Модуль Юнга- величина, характеризующая упругость материала. l/l=- относительное удлинение, F/S=- напряжение. = F.

Вынужденные электромагнитные колебания.

Переменный ток: генератор переменного тока, мощность переменного тока;

Действующие значения силы переменного тока и напряжения.

Переменный ток в электрических цепях является результатом возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний. Пусть плоский виток имеет площадь S и вектор индукции B составляет с перпендикуляром к плоскости витка угол . Магнитный поток Ф через площадь витка в данном случае определяется выражением . При вращении витка с частотой  угол  меняется по закону ., тогда выражение для потока примет вид . Изменения магнитного потока создают ЭДС индукции, равную минус скорости изменения потока . Следовательно, изменение ЭДС индукции будет проходить по гармоническому закону . Напряжение, снимаемое с выхода генератора, пропорционально количеству витков обмотки. При изменении напряжения по гармоническому закону напряженность поля в проводнике изменяется по такому же закону. Под действием поля возникает то, частота и фаза которого совпадают с частотой и фазой колебаний напряжения . Колебания силы тока в цепи являются вынужденными, возникающими под воздействием приложенного переменного напряжения. При совпадении фаз тока и напряжения мощность переменного тока равна или . Среднее значение квадрата косинуса за период равно 0.5, поэтому . Действующим значением силы тока называется сила постоянного тока, выделяющая в проводнике такое же количество теплоты, что и переменный ток. При амплитуде I_max гармонических колебаний силы тока действующее напряжение равно . Действующее значение напряжения также в раз меньше его амплитудного значения Средняя мощность тока при совпадении фаз колебаний определяется через действующее напряжение и силу тока .

Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов. Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда более) катушки с проволочными обмотками. Одна из обмноток называется первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т.е приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной инддукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В первичной обмотке, меющей ЭДС индукции e1 равноа N1e. Во вторричной обмоткеполная ЭДС e2=n2e (N2-число витков вторичной обмотки). Отсюда следует, что e1/e2=n1/n2 Обычно активное сопротивление трансформаторных обмоток мало и им можно пренебречь. U1/u2=e1/e2=n1/n2=k k=коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, при K

Силы трения: природа сил трения;
коэффициент трения скольжения;
закон сухого трения; трение покоя;
учёт и использование трения в быту и технике.

При равномерном движении одного тела по поверхности другого под воздействием внешней силы на тело действует сила, равная по модулю движущей силе и противоположная по направлению. Эта сила называется силой трения скольжения. Вектор силы трения скольжения направлен против вектора скорости, поэтому эта сила всегда приводит к уменьшению относительной скорости тела. Силы трения также, как и сила упругости, имеют электромагнитную природу, и возникают за счет взаимодействия между электрическими зарядами атомов соприкасающихся тел. Экспериментально установлено, что максимальное значение модуля силы трения покоя пропорционально силе давления. Также примерно равны максимальное значение силы трения покоя и сила трения скольжения, как примерно равны и коэффициенты пропорциональности между силами трения и давлением тела на поверхность. Для уменьшения сил трения в технике применяются колёса, шариковые и роликовые подшипники.

Трансформатор: принцип трансформации переменного тока;
устройство трансформатора;
холостой ход;
режим нагрузки;
передача электрической энергии.

Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда более) катушки с проволочными обмотками. Одна из обмоток называется первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т.е приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В первичной обмотке, имеющей ЭДС индукции e1 равно N1e. Во вторичной обмотке полная ЭДС e2 = n2e (N2-число витков вторичной обмотки). Отсюда следует, что e1/e2 = n1/n2 Обычно активное сопротивление трансформаторных обмоток мало и им можно пренебречь. U1/u2 = e1/e2 = n1/n2 = k k = коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, при K

Источник

Силы упругости: природа сил упругости, виды упругих деформаций, закон Гука 10(1).

Изменение формы или объёма тела называют деформацией.

Пластическая–деформация,неисчезающая после прекращения действия сил; испытывают воск, пластилин, глина.

Упругая – деформация, исчезающая после прекращения действия сил; испытывает пружина. Виды упругой деформации: 1) деформация растяжения (сжатия) испытывают тросы, канаты, цепи в подъёмных устройствах, столбы, колонны, стены, фундаменты зданий; 2) деформация сдвига сводится к смещению слоёв тела друг относительно друга; испытывают балки в местах опор, заклёпки, болты. Сдвиг может привести к срезу- разрушению тела при работе ножниц, зубила, зубьев пилы;

3) деформация изгиба сводится к растяжениям и сжатиям различным в разных частях тела; испытывают рельсы, мосты, стебли растений, кости конечностей человека и животных;4) деформация кручения – это неоднородный сдвиг, возникает при завинчивании гаек, вращении валов машин, свёрл и т.д.

Любые деформации можно свести к деформации растяжения (сжатия), поэтому рассмотрим характеристики деформации растяжения: — начальная длина, — конечная длина

стержня, — абсолютное удлинение, = — ; _{эпсилон} — относительное удлинение = — величина равная отношению абсолютного удлинения к начальной длине стержня.F_упр.— сила упругости, возникает при деформации тела, направлена в сторону противоположную направлению перемещений частиц тела при деформации. По своей природе силы упругости являются электромагнитными силами. _сигма — напряжение, = — величина, равная отношению модуля силы упругости к площади поперечного сечения тела. Из опыта: 1. = Е — закон Гука: при малых деформациях напряжение прямо пропорционально относительному удлинению по модулю;

Е — модуль упругости или модуль Юнга характеризует сопротивляемость материала упругой деформации растяжения, зависит от рода материала, определяется по таблице.

= Е отсюда F_упр= обозначим k = = const, k — жёсткость материала,

тогда 2. F_упр= k — закон Гука: при малых деформациях сила упругости прямо пропорциональна абсолютному удлинение по модулю.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

Урок по физике «Силы в природе. Сила упругости»

Всё многообразие встречающихся в природе взаимодействий можно свести к четырём различным видам.

Все механические явления определяются электромагнитными и гравитационными взаимодействиями.

Давайте определим условия возникновения силы упругости.

Возьмем пружину и растянем ее руками, затем отпустим: пружина стремится вернуться в исходное положение.

Теперь сожмем пружину. После того как ее отпустим, она снова вернется в первоначальное положение.

☻Благодаря какой силе пружина возвращается в первоначальное положение? (под действием силы упругости)

☻Скажите, какое условие необходимо, чтобы была сила упругости? (тело должно быть деформировано)

Сила упругости – сила, которая возникает при деформации тел, как ответная реакция на внешнее воздействие.

☻Что же служит причиной возникновения сил упругости?

Как мы помним, все вещества состоят из молекул, между которыми действуют силы притяжения и отталкивания. Причем силы притяжения начинают играть заметную роль, когда расстояние между двумя молекулами превышает некоторое равновесное значение, а силы отталкивания начинают играть заметную роль, когда это расстояние меньше равновесного значения Растяжение и означает увеличение расстояния между молекулами, сжатие же означает уменьшение этих расстояний. Таким образом, мы можем сделать вывод, что сила упругости является следствием наличия межмолекулярного взаимодействия.

Закон Гука : модуль упругости силы, возникающий при деформации тела, пропорционален его удлинению.

— удлинение пружины,

— коэффициент жесткости.

Коэффициент жёсткости показывает, какую силу нужно приложить к пружине, чтобы растянуть её на определённую длину. 1Н/м — для того, чтобы растянуть пружину на 1м, нужно приложить силу равную 1Н.

Закон Гука выполняется только для упругой деформации.

IV .Сообщение студента «Роберт Гук»

V . Закрепление. Решение задач

1) Вычислите деформацию пружины жёсткостью 1000 Н/м, растягиваемую двумя противоположно направленными силами по 100 Н каждая.

2) Какие силы нужно приложить к концам проволоки, жёсткость которой 100 кН/м, чтобы растянуть её на 1 мм?

VI . Подведение итогов. Задание на дом: конспект

Источник