Mechaninės kietųjų kūnų savybės Renoldas Klimavičius, renasklim @yahoo.com 2005

1. Mechaninės kietųjų kūnų savybėsRenoldas Klimavičius,renasklim@yahoo.com2005

2. Tikslai • Supažindinti moksleivius su kietųjų kūnų mechaninėmis savybėmis; • Išmokyti suformuluoti Huko dėsnį ir taikyti jį; • Mokyti įgytas teorines žinias taikyti praktikoje.

3. Siekiama, kad moksleivių žinios atitiktų išsilavinimo standartų ir valstybinio egzamino programos reikalavimus Išsilavinimo standartų reikalavimai Paaiškinti fizikinius procesus, nulemtus molekulių sąveikos savybių. Formuluoti Huko dėsnį, nusakyti jo pasireiškimą gamtoje ir taikymą. 2005m. valstybinio egzamino programos reikalavimai Paaiškinti kietųjų kūnų mechanines savybes. Apskaičiuoti mechaninį įtempimą, atsirandantį deformuotame kūne. Suformuluoti ir taikyti Huko dėsnį: .

4. Pateikties struktūra ►Teorinės medžiagos apie kietųjų kūnų mechanines savybes santrauka ► Užduotys savikontrolei ► Rekomenduojamos užduotys darbui namuose Skaidrės, kurių fonas geltonas (kaip šios) nėra skirtosmoksleiviams. Jose pateikiama bendra informacija. Todėl dirbant su moksleiviais šių skaidrių rodyti nereikia. Atsižvelgiant į konkrečias sąlygas (moksleivių pasirengimą, mokytojo darbo stilių) pateiktį galima papildyti ar pakeisti. (Pvz., jei mokytojas toje pačioje pamokoje aptaria kristalinių ir amorfinių kūnų savybes – galima įkelti atitinkamas skaidres).

5. Pateiktis gali būti naudojama:► pamokos metu dėstant naują temą;► kartojant;► savarankiškam mokinių darbui.Dėstant naują temą skaidres geriausia demonstruoti klasėje, naudojant kompiuterinį vaizdo projektorių. Demonstruojamos skaidrės komentuojamos, tuo pačiu metu atliekami nesudėtingi bandymai su realiais prietaisais. Į moksleivių klausimus patogu atsakyti grįžtant prie atitinkamos skaidrės.

6. Pateiktis gali būti naudojama:► pamokos metu dėstant naują temą;► kartojant;► savarankiškam mokinių darbui.Išsiaiškinus teorinę medžiagą moksleiviams siūloma atlikti savikontrolei skirtas užduotis (jos pateikiamos atskirose skaidrėse), jas tuoj pat aptariant. Namuose rekomenduojama peržiūrėti teorinę medžiagą ir atlikti užduotis iš naudojamų vadovėlių ir uždavinynų. Nurodomi 2 vadovėliai ir 3 uždavinynai, iš jų reiktų pasirinkti tinkamiausius (kuriuos naudoja konkrečios klasės moksleiviai).

7. Pateiktis gali būti naudojama:► pamokos metu dėstant naują temą;► kartojant;► savarankiškam mokinių darbui.Kartojant (baigus nagrinėti temą, mokslo metų pabaigoje ar 12 klasėje) galima greitai parodyti skaidres. Toks kartojimo būdas labai pasiteisina, jei pateiktis buvo naudojama ir dėstant šią temą.

8. Pateiktis gali būti naudojama:► pamokos metu dėstant naują temą;► kartojant;► savarankiškam mokinių darbui.Savarankiškai moksleiviai gali naudoti pateiktį, kai yra praleidę atitinkamą pamoką, besiruošdami kontroliniams darbams, egzaminams ir kt.

9. Kiekvienu atveju naudojant pateiktį (atsižvelgiant į konkrečius tikslus) kai kurias skaidres tikslinga paslėpti. Spragtelėjus ant skaidrės dešiniuoju pelės mygtuku atveriamas meniu, kuriame reikia rinktis Hide Slide.

10. Deformacija – kūno formos pakitimas Kūną deformavus pakinta atstumai tarp kūną sudarančių molekulių ar atomų, todėl pradeda veikti tamprumo jėgos. Tamprios (elastinės)deformacijosvisiškai išnyksta nustojus veikti išorinėms jėgoms. Netamprios (plastinės)deformacijos neišnyksta nustojus veikti išorinėms jėgoms.

11. Lenkimo deformacija Tempimo deformacija

12. Gniuždymo deformacija

13. Šlyties deformacija

14. Sąsūkos deformacija

15. Mechaninis įtempimas F – tamprumo jėga, SI vienetas – niutonas (N); S – kūno skerspjūvio plotas, SI vienetas – kvadratinis metras (m2); σ – mechaninis įtempimas, SI vienetas – paskalis (Pa).

16. Absoliutinis pailgėjimas l0 – pradinis ilgis, SI vienetas – metras (m); l – galutinis ilgis, SI vienetas – metras (m); ∆l – absoliutinis pailgėjimas, SI vienetas – metras (m).

17. Santykinis pailgėjimas l0 – pradinis ilgis, SI vienetas – metras (m); l – galutinis ilgis, SI vienetas – metras (m); ε – santykinis pailgėjimas, bedimensinis dydis.

18. Mechaninis įtempimas Įtempimo diagrama Santykinis pailgėjimas

19. Dalyje OA įtempimas tiesiog proporcingas santykiniam pailgėjimui

20. Dalyje AB įtempimas nėra tiesiog proporcingas santykiniam pailgėjimui, bet dar nėra didelių liktinių deformacijų

21. Dalyje BC atsiranda netamprios deformacijos. Kūnas ilgėja nedidinant apkrovos (takumas).

22. Taške D pasiekiama stiprumo riba - didžiausias įtempimas, kurį medžiaga gali išlaikyti

23. Taške E kūnas trūksta

24. Kai kurių medžiagų tempimo stiprumo riba

25. Kai kurių medžiagų tamprumo (Jungo) modulis

26. Huko dėsnis ε – santykinis pailgėjimas, bedimensinis dydis; E – tamprumo (Jungo) modulis, SI vienetas – paskalis (Pa); σ – mechaninis įtempimas, SI vienetas – paskalis (Pa). Mechaninis įtempimas tiesiog proporcingas santykiniam pailgėjimui

27. Huko dėsnis galioja tiesinėje įtempimo diagramos dalyje

28. Stiprumo atsarga σs– stiprumo riba, SI vienetas – paskalis (Pa); σl– leidžiamas įtempimas, SI vienetas – paskalis (Pa); n – stiprumo atsarga, bedimensinis dydis.

29. Parenkant stiprumo atsargą atsižvelgiama į objekto paskirtį ir apkrovos pobūdį Stiprumo atsarga

30. Plastiškose medžiagose nedidelės apkrovos sukelia netamprias deformacijas. Trapūs kūnai suyra esant mažoms deformacijoms. Medžiagos savybės priklauso nuo temperatūros

31. Standumo nustatymas

32. Standumo ryšys sumedžiagos tamprumo moduliu ir kūno geometriniais matmenimis F – tamprumo jėga, SI vienetas – niutonas (N); S – kūno skerspjūvio plotas, SI vienetas – kvadratinis metras (m2); E – tamprumo (Jungo) modulis, SI vienetas – paskalis (Pa); ε – santykinis pailgėjimas, bedimensinis dydis; k – standumas, SI vienetas – niutonas metrui (N/m); ∆l – absoliutinis pailgėjimas, SI vienetas – metras (m); l0 – pradinis ilgis, SI vienetas – metras (m).

33. Tamprumo (Jungo) modulis apibūdina medžiagą, standumas apibūdina kūną. k – standumas, SI vienetas – niutonas metrui (N/m); S – kūno skerspjūvio plotas, SI vienetas – kvadratinis metras (m2); E – tamprumo (Jungo) modulis, SI vienetas – paskalis (Pa); l0 – pradinis ilgis, SI vienetas – metras (m). Plieno tamprumo modulis 210GPa. Spyruoklės standumas 400N/m.

34. Kitose skaidrėse pateikiamos užduotys mokinių savikontrolei. Jas moksleiviai turi atlikti savarankiškai pamokos metu. Po to užduotys aptariamos.

35. Kokia deformacija pavaizduota paveiksle? Kur tokia deformacija pasireiškia?

36. Tarp kurių įtempimo diagramos taškų galioja Huko dėsnis? Tarp kurių įtempimo diagramos taškų nėra netamprių (plastinių) deformacijų?

37. Kokia tamprumo modulio fizikinė prasmė? Ketaus stiprumo riba spaudžiant lygi 500MPa, o tamprumo riba 600MPa. Kaip galima apibūdinti ketų? Ar galima ketų štampuoti, valcuoti? 5cm2 skerspjūvio ploto strypas tempiamas 2kN jėga. Koks įtempimas atsiranda strype? Kiek pailgės 1,8m ilgio 0,5mm skersmens plieninė viela, veikiama 15N jėgos? Kokią didžiausią jėgą išlaikytų ši viela? Kokios didžiausios masės kūną galima pakabinti ant viengubos šios vielos?

38. Naudodamiesiįtempimo diagrama nustatykite medžiagos stiprumo ribą.

39. Naudodamiesiįtempimo diagrama nustatykite medžiagos tamprumo modulį.

40. Esant kokiam santykiniam pailgėjimui prasideda netamprios (plastinės) deformacijos?

41. Kitoje skaidrėje nurodoma rekomenduojama literatūra ir siūlomi uždaviniai namų darbams. Reikia pasirinkti tuos uždavinynus ir vadovėlius, kuriais moksleiviai įpratę naudotis.

42. Rekomenduojama literatūra:Vytautas Tarasonis. Fizika. 2 dalis. (Vilnius, Žiburys, 2001): 17 paskaita (74 – 77 psl.).G. Miakiševas, B. Buchovcevas. Fizika 10 – 11 kl. (Kaunas, Šviesa, 1991): §20 – 22 (63 – 69 psl.).Rekomenduojami uždaviniai:S. Vičas. Fizikos uždavinynas 11 – 12 kl. (Kaunas, Šviesa, 2000): 2.979; 2.980; 2.983; 2.990; 2.1001; 2.1013. A. Rymkevičius, P. Rymkevičius. Fizikos uždavinynas 9 – 12 kl. (Kaunas, Šviesa, 1990): 662; 663; 665; 671; 672; 675. P. Neimontas. Netradicinis fizikos uždavinynas (Kronta, 2001):Molekulinė fizika (5) Kietųjų kūnų savybės (30 – 31 psl.)

43. Išvados Ši pateiktis naudojama Krakių Mikalojaus Katkaus vidurinėje mokykloje. Ji naudinga dirbant su 11 klasės moksleiviais, pasirinkusiais išplėstinį fizikos kursą. Pateikties naudojimas pasiteisino: sutrumpėjo naujos medžiagos dėstymui skirtas laikas, mokinių darbas tapo kryptingesnis ir efektyvesnis. Ypač naudinga pasirodė naudoti pateiktį kartojimui ir savarankiškam moksleivių darbui (praleidę pamoką moksleiviai su nedidele draugų pagalba greitai išsiaiškino šią temą). Dirbant su 12 klasės moksleiviais pateiktis efektyviai panaudojama kartojimui. Pateiktį pritaikę savo poreikiams gali naudoti mokytojai, dirbantys su 11 ir 12 klasių moksleiviais.

44. Papildomi informacijos šaltiniai V. Jenochovičius. Fizikos ir technikos žinynas. Kaunas, Šviesa, 1982. R. Gladkova ir kt. Fizikos uždavinynas specialiosioms vidurinėms mokyklosms. Vilnius, Mokslas, 1979. Interneto svetainės www.physics.ru medžiaga.