Škola: Autor: DUM: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma:
Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr. Dagmar Horká MGV_F_SS_1S3_D14_Z_MOLFYZ_Deformace pevného tělesa, normálové napětí, hookův zákon_PL Člověk a příroda – Fyzika Molekulová fyzika a termika – Struktura a vlastnosti pevných látek Deformace pevného tělesa, normálové napětí, Hookův zákon
DEFORMACE PEVNÉHO TĚLESA Deformace tělesa je změna rozměrů, tvaru nebo objemu tělesa způsobená vnějšími silami. [01] Působením vnější síly se mění vzdálenost mezi částicemi, tím se zmenší přitažlivé síly mezi částicemi, viz kapitola Kinetická teorie látek. Pokud se vzdálenost částic změní jen nepatrně, budou se i nadále projevovat přitažlivé síly a po zmenšení vnější síly se obnoví původní vzdálenost mezi částicemi. Při větší deformaci se přitažlivé síly mohou zmenšit natolik, že nastane porušení soudržnosti tělesa.
DEFORMACE PRUŽNÁ (ELASTICKÁ) Příklad:
DEFORMACE TVÁRNÁ (PLASTICKÁ) Příklad: V praxi se většinou projevují obě deformace současně. Příklad: Deformační síly mohou působit na těleso různým směrem a podle toho se mění tvar tělesa. Rozlišujeme deformaci tahem, tlakem, ohybem, smykem a kroucením (krutem) Deformace tahem Obrázek 1: deformace tahem
Příklad:
Deformace tlakem Obrázek 2: deformace tlakem
Příklad:
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
1/6
Deformace ohybem
Obrázek 3: deformace ohybem
Příklad:
Příklad:
Deformace smykem
Obrázek 4: deformace smykem
Příklad: Deformace kroucením (deformace krutem)
Obrázek 5: deformace kroucením
Příklad:
V praxi se častěji projevují deformace složené z několika jednotlivých deformací. Příklad
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
2/6
NORMÁLOVÉ NAPĚTÍ Když ladíme strunný hudební nástroj (kytaru, housle, basu), tak se struna prodlužuje. Proti vnějším deformačním silám působí uvnitř tělesa vnitřní síly.
HOOKŮV ZÁKON PRO PRUŽNOU DEFORMACI TAHEM
Hookův zákon: Normálové napětí je přímo úměrné relativnímu prodloužení σ n = Eε .
ocel pro lana litina hliník měď
zlato platina dřevo sklo
Hookův zákon má velký význam v technice a stavebnictví. POZOR! Materiály používané ve stavebnictví jako např. beton, litina, žula se Hookovým zákonem neřídí.
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
3/6
V praxi se závislost mezi normálovým napětím σ n a prodloužením tělesa ε zjišťuje pomocí trhacího stroje.
σu σE σk σp V praxi požadujeme, aby mez pevnosti nebyla překročena.
KONTROLNÍ OTÁZKY 1) Co se změní u deformovaného tělesa? 2) Jaký je rozdíl mezi pružnou a tvárnou deformací? 3) Které základní typy deformací rozlišujeme? 4) Jaký směr mají deformační síly u jednotlivých typů deformací? Kde se tyto typy deformací uplatňují? 5) Jak je definováno normálové napětí? 6) Co vyjadřuje Hookův zákon? 7) Nakresli a objasni význam nejdůležitějších bodů deformační křivky. 8) Jak je definována mez úměrnosti, mez elastičnosti, mez kluzu, mez pevnosti? 9) Jak souvisí mez pevnosti materiálu s jeho dovoleným napětím? 10) Vysvětli, co znamená, že k výtahu má hodnotu 10.
PROCVIČOVÁNÍ 1) 2) 3) 4)
Učebnice [01] – kapitola 5.5 Deformace pevného tělesa, úloha 2 Učebnice [01] – kapitola 5.6 Síla pružnosti. Normálové napětí, řešený příklad Učebnice [01] – kapitola 5.6 Síla pružnosti. Normálové napětí, úloha 2, 2, 3, 4, 5 Učebnice [01] – kapitola 5.7 Hookův zákon pro pružnou deformaci tahem, úloha 3, 4, 6
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
4/6
DOMÁCÍ ÚKOL 1) 2) a) b) c) d) e) f) g) h) i)
Sbírka [02] – kapitola 3.4. Pevné látky, úloha 120, 121, 122 Rozlište deformace uvedených těles: Píst spalovacího motoru Vodorovné nosné trubky lešení Svislé nosné trubky lešení Lano jeřábu nesoucí břemeno Hřídel parní turbíny Prkno při skoku do vody Stropní panel Klempířský plech na stříhání plechu Nosník upevněný na obou koncích
3) Vypočítejte napětí v tlaku na chodník, mají-li oba podpatky bot ženy o hmotnosti 60kg obsah 2cm 2 . Jak vysoká by musela být cihlová zeď délky 2, 5m a tloušťky 30cm , aby vzniklo stejné napětí? Hustota cihel je
2200kg .m −3 .
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
5/6
SEZNAM ZDROJŮ [01] RNDr. BARTUŠKA Karel, prof. RNDr. SVOBODA Emanuel, CSc. Fyzika pro gymnázia – Molekulová fyziky a termika. Dotisk 4. vydání. Praha: Prometheus, 2006. 244 s. ISBN 80-7196-200-7 [02] LEPIL Oldřich a kolektiv. Fyzika – Sbírka úloh pro střední školy. Dotisk 3. vydání. Praha: Prometheus, 2007. ISBN 978-80-7196-266-3 [03] Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Pružnost [online]. c2012 [citováno 19. 07. 2012]. Dostupný z WWW: http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Pru%C5%BEnost&oldid=8678933
SEZNAM OBRÁZKŮ Obrázek č. 1: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/78/Mechanika_tah.svg/120pxMechanika_tah.svg.png +Obrázek č. 2: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/09/Mechanika_tlak.svg/120pxMechanika_tlak.svg.png Obrázek č. 3: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Mechanika_ohyb.svg/111pxMechanika_ohyb.svg.png Obrázek č. 4: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e8/Mechanika_smyk.svg/120pxMechanika_smyk.svg.png Obrázek č. 5: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/da/Mechanika_krouceni.svg/120pxMechanika_krouceni.svg.png
METODICKÝ LIST Název školy Číslo projektu Autor Název šablony Název DUMu Stupeň a typ vzdělávání Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Druh učebního materiálu Cílová skupina Anotace Vybavení, pomůcky Klíčová slova Datum
Masarykovo gymnázium Vsetín CZ.1.07/1.5.00/34.0487 Mgr. Dagmar Horká III/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT MGV_F_SS_1S3_D14_Z_MOLFYZ_Deformace pevného tělesa, normálové napětí, hookův zákon_PL Gymnaziální vzdělávání Člověk a příroda Fyzika Molekulová fyzika a termika – Deformace pevného tělesa, normálové napětí, Hookův zákon Pracovní list - žák Žák, 15 – 19 let Pracovní list určen do výuky studentům, podklad pro vlastní poznámky/sešit, náplň: deformace, typy deformací, síla pružnosti, normálové napětí, Hookův zákon Trhací tyče Fyzika, vlastnosti pevných látek, deformace, typy deformací, síla pružnosti, normálové napětí, Hookův zákon 27.10.2012
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
6/6
