Зависимость степени деформации твердых тел от их формы

МБОУ «Кураловская средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов» Верхнеуслонского муниципального района Республики Татарстан

Экспериментальный проект по физике

«Деформация твердых тел»

Выполнена учеником 8 класса

МБОУ «Кураловская СОШ»

Верхнеуслонского района РТ

Сарбаевым Максимом

Руководитель – учитель физики

МБОУ «Кураловская СОШ»

Сёмина Светлана Юрьевна

Куралово, 2018

Содержание

Введение.

Вопрос, почему любое твердое тело вообще способно сопротивляться приложенной к нему нагрузке, издавна занимал умы ученых. Мы не проваливаемся сквозь пол, и это для нас настолько обычно, что мы над этим никогда не задумываемся. Первый существенный вклад в решение проблемы внесли такие выдающиеся умы, как Галилей (1564–1642) и Гук (1635–1702).

Цель: изучение физического явления – деформации твердого тела, экспериментального исследования зависимости величины деформации от формы тела.

Задачи:

• изучить и проанализировать теоретический материал по выбранной теме;

• рассмотреть различные виды деформации твердых тел;

• определить особенности деформирования тела при малых деформациях;

• исследовать зависимость величины деформации от формы тела.

Гипотеза:

Любое твердое тело сопротивляется приложенной к нему нагрузке. Деформация твердых тел происходит неравномерно . Величина деформации зависит от формы тела

Теоретическая часть.

Деформация – изменение формы или объёма тела.

Она бывает: упругая – деформация, исчезающая после прекращения действия внешней силы (резина, сталь, кости, сухожилия, человеческое тело) и пластическая – деформация, не исчезающая после прекращения действия внешней силы (пластилин, замазка, воск, алюминий, жевательная резинка).

Её делят на деформацию растяжения – сжатия (деформацию растяжения – сжатия, изгиба) и деформацию сдвига (сдвиг, срез, кручение).

Эти виды деформации необходимо учитывать в быту, на производстве, в технике.

Попробуем мысленно построить дом!

Тросы подъёмного крана испытывают деформацию растяжения, фундамент и стены – деформацию сжатия, пол и потолок – деформацию изгиба, окна – деформацию сдвига, шурупы, ключи – деформацию кручения.

А так как в этом доме мы будем жить, то очень хочется, чтобы он был надежным и прочным. Так как же повысить его прочность?

Может, расположить стены поближе, чтобы потолок сильно не провисал? Но хочется иметь широкий просторный дом. Может, использовать более надежные, плотные, дорогие материалы? Но хочется обойтись прочными и недорогими.

Что в этом случае можно предпринять? Попробуем пойти другим путем. Будем менять форму тел.

Попробуем на примере обыкновенного листа из школьной тетради выяснить, как будет меняться его способность выдерживать нагрузки в зависимости от его формы. Для этого:

1. Согнем лист пополам

2. Сделаем его гофрированным

3. Свернем в трубочку

4. Придадим форму тавра

Вывод: нагрузка, которую может выдержать лист бумаги, увеличилась с изменением его формы.

Практическая часть.

Выяснить, какую нагрузку выдерживает лист бумаги из школьной тетради. И как зависит эта нагрузка от его формы.

1. Возьмем два штатива, расположив их на небольшом расстоянии друг от друга.

2. Положим на лапки штативов лист бумаги из школьной тетради.

Опыт 1.

Ход проведения опыта.

На лист положим гирьку массой 1 г. Лист прогнется. Добавим еще одну гирьку массой 1 г. Лист деформируется так, что слетит с лапок штатива.

Вывод: нагрузка, которую испытывает лист бумаги – небольшая.

Опыт 2.

Ход проведения опыта.

Согнем лист пополам. Снова положим его на лапки штатива. Поставим на него гирьку массой 5 граммов. Лист ее выдерживает. При дальнейшем увеличении массы гирьки лист падает.

Вывод: нагрузка, которую может выдержать лист бумаги, увеличилась с изменением его формы.

Опыт 3.

Ход проведения опыта.

Сложим лист гармошкой. Снова положим его на лапки штатива. Поставим на него гирьку массой 20 граммов. Лист ее выдерживает. При дальнейшем увеличении массы гирьки лист падает.

Вывод: нагрузка, которую может выдержать лист бумаги, увеличилась с изменением его формы.

Опыт 4.

Ход проведения опыта.

Свернем лист трубочкой. Снова положим его на лапки штатива. Подвесим к нему на нити гирьку массой 50 граммов. Лист ее выдерживает. При дальнейшем увеличении массы гирьки лист падает.

Вывод: нагрузка, которую может выдержать лист бумаги, увеличилась с изменением его формы.

Опыт 4.

Ход проведения опыта.

Придадим листу форму тавра. Снова положим его на лапки штатива. Подвесим к нему на нити гирьки массой 80 граммов. Лист их выдерживает. При дальнейшем увеличении массы гирек лист падает.

Вывод: нагрузка, которую может выдержать лист бумаги, увеличилась с изменением его формы.

Это свойство тел учитывают в технике, на производстве, в быту.

Проявляется оно и в природе.

С телом человека также могут происходить различные деформации, как нужные и полезные, так и опасные для здоровья.

Результаты исследования:

В ходе исследования было отмечено, что существует зависимость деформаций от формы образца.

Практические результаты качественно согласуются с теорией деформации.

Заключение:

Проведённая работа мне очень понравилась, потому что во время неё я узнал много нового. Еще раз убедился в том, что в природе все совершенно и многое из того, что в ней есть человек использует себе во благо.

Интересен был процесс исследования и процесс обработки материала. Результаты подтвердили теоретический материал.

Я думаю, что такие исследовательские работы нужны в процессе изучения любого предмета. Это поможет лучше понять предмет и полюбить его.

Вывод:

1. Теория полностью подтвердилась практикой

2. Данное свойство материалов широко используется в быту, технике, строительстве.

3. Доказательство этой теории часто встречается и в природе.

Литература:

• Перельман Я. И. «Занимательная физика.» – М.: Наука, 1979. – 272 с.

• Гладкова Р.А. «Физико-математическая литература». Москва: «Наука», 1988 год.

• Зубов В.Г. «Механика». Москва: «Наука», 1978 год.

• Кикоин И.К., Кикоин А.К. «Физика». Москва: «Просвещение», 1990.

• Роджерс Э. «Физика для любознательных. Том 1.»Москва: «Мир», 1969 год.

• Интернет ресурсы.

МБОУ «Кураловская средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов» Верхнеуслонского муниципального района Республики Татарстан

Экспериментальный проект по физике

«Зависимость степени деформации

твердых тел от их формы»

Выполнена учеником 8 класса

МБОУ «Кураловская СОШ»

Верхнеуслонского района РТ

Сарбаевым Максимом

Руководитель – учитель физики

МБОУ «Кураловская СОШ»

Сёмина Светлана Юрьевна

Куралово, 2019

Актуальность

Мы живем в мире, в котором нас окружают тела, находящиеся, в основном, в твердом состоянии. Почти все они подвергаются деформации и каким-то образом сопротивляются ей.

Вопрос, почему любое твердое тело вообще способно сопротивляться приложенной к нему нагрузке, издавна занимал умы ученых.

Первый существенный вклад в решение проблемы внесли такие выдающиеся умы, как Г. Галилей (1564 – 1642) и Р. Гук (1635 – 1702).

Изучая в 7 классе закон Гука для упругих деформаций, мы встретились с коэффициентом жесткости, который, как выяснилось, зависит от материала и геометрических размеров образца.

Но какая существует зависимость? В какой степени эти факторы влияют на величину деформации?

Цель работы

Изучение физического явления – деформации твердого тела, экспериментального исследования зависимости величины деформации от формы тела.

Задачи:

• изучить и проанализировать теоретический материал по выбранной теме;
• рассмотреть различные виды деформации твердых тел;
• исследовать зависимость величины деформации от формы тела.

Гипотеза

• Любое твердое тело сопротивляется приложенной к нему нагрузке. Деформация твердых тел происходит неравномерно . Величина деформации зависит от формы тела.

Деформация – изменение формы или объёма тела

Деформация

упругая - деформация, исчезающая после прекращения действия внешней силы

пластическая- деформация, не исчезающая после прекращения действия внешней силы

пластилин, замазка, воск, алюминий,

жевательная резинка

резина, сталь, кости, сухожилия, человеческое тело

Виды деформаций

Растяжение,

Сдвиг, срез

сжатие

Изгиб

Кручение

Деформация в природе

• 1. Стебли растений
• 2. Скелет животных
• 3. Яйцо

Деформация тела человека

• Улыбка

Деформации в технике

Способы увеличения прочности конструкции

Как увеличить прочность?

• 1. Не создавать конструкции больших размеров?

• 2. Использовать более тяжелые, плотные материалы?

А что, если…

• Изменить форму тела?

Опыты.

1. Развернутый лист

Опыты.

2. Согнуть лист пополам

Опыты.

3. Сделать его гофрированным

Опыты.

4. Придать форму трубы прямоугольного сечения

Опыты.

5. Свернуть лист в трубочку

Результаты исследования.

Форма листа

Масса груза, выдерживаемая листом, Н

Развернутый

Согнуть лист пополам

300 – 400 мг

6,5 – 9 г

Сделать его гофрированным

Придать форму трубы прямоугольного сечения

50 г

Свернуть в трубочку

50 – 70 г

170 г

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

• В ходе исследования было отмечено, что существует зависимость деформаций от формы образца.

• Практические результаты качественно согласуются с теорией деформации.

Вывод

• Теория полностью подтвердилась практикой
• Данное свойство материалов широко используется в быту, технике, строительстве.
• Доказательство этой теории часто встречается и в природе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённая работа мне очень понравилась, потому что во время неё я узнал много нового. Еще раз убедился в том, что в природе все совершенно и многое из того, что в ней есть, человек использует себе во благо.

Интересен был процесс исследования и процесс обработки материала. Результаты подтвердили теоретические знания.

Я думаю, что такие исследовательские работы нужны в процессе изучения любого предмета. Это поможет лучше понять предмет и полюбить его.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

• Перельман Я. И. «Занимательная физика.» – М.: Наука, 1979. – 272 с.
• Гладкова Р.А. «Физико-математическая литература». Москва: «Наука», 1988 год.
• Зубов В.Г. «Механика». Москва: «Наука», 1978 год.
• Кикоин И.К., Кикоин А.К. «Физика». Москва: «Просвещение», 1990.
• Роджерс Э. «Физика для любознательных. Том 1.»Москва: «Мир», 1969 год.
• Интернет ресурсы.