مشکلات مدرن علم و آموزش. نحوه محاسبه کشش در تجزیه و تحلیل فیزیک معادله یانگ

در § 7.1 آزمایش‌هایی در نظر گرفته شدند که تمایل سطح مایع به انقباض را نشان می‌دهند. این انقباض در اثر کشش سطحی ایجاد می شود.

نیرویی که در امتداد سطح مایع عمود بر خط محدود کننده این سطح وارد می شود و تمایل دارد آن را به حداقل برساند نیروی کشش سطحی نامیده می شود.

اندازه گیری کشش سطحی

برای اندازه گیری نیروی کشش سطحی، آزمایش زیر را انجام می دهیم. یک قاب سیم مستطیلی که یک طرف آن است را بردارید ABطول ل می تواند با اصطکاک کم در یک صفحه عمودی حرکت کند. با فرو بردن قاب در یک ظرف با محلول صابون، یک فیلم صابون روی آن می گیریم (شکل 7.11، a). به محض اینکه قاب را از محلول صابون جدا می کنیم، سیم ABبلافاصله شروع به حرکت خواهد کرد. فیلم صابون سطح آن را کوچک می کند. بنابراین، در به تعویق انداختن ABنیرویی عمود بر سیم به سمت فیلم وجود دارد. این نیروی کشش سطحی است.

برای جلوگیری از حرکت سیم، باید مقداری نیرو به آن وارد کنید. برای ایجاد این نیرو، می توانید یک فنر نرم را به سیم متصل کنید که به پایه سه پایه متصل است (شکل 7.11، o را ببینید). نیروی ارتجاعی فنر همراه با نیروی گرانش وارد بر سیم به نیروی حاصل اضافه می شود. برای متعادل شدن سیم، لازم است که برابر باشد
, جایی که - نیروی کشش سطحی که از یکی از سطوح فیلم بر روی سیم وارد می شود (شکل 7.11، ب).

از اینجا
.

نیروی کشش سطحی به چه چیزی بستگی دارد؟

اگر سیم به فاصله ای پایین حرکت کند ساعت, سپس نیروی خارجی اف 1 = 2 اف کار را انجام خواهد داد

(7.4.1)

طبق قانون بقای انرژی، این اثر برابر با تغییر انرژی (در این مورد، سطح) فیلم است. انرژی سطح اولیه ناحیه فیلم صابون اس 1 مساوی با Uپ 1 = = 2σS 1 , از آنجایی که فیلم دارای دو سطح از یک منطقه است. انرژی سطح نهایی

جایی که اس 2 - مساحت فیلم پس از جابجایی سیم به فاصله ساعت. از این رو،

(7.4.2)

با معادل سازی سمت راست عبارات (7.4.1) و (7.4.2)، به دست می آوریم:

از این رو نیروی کشش سطحی بر روی مرز لایه سطحی با طول اعمال می شود ل، برابر است با:

(7.4.3)

نیروی کشش سطحی به صورت مماس بر سطح عمود بر مرز لایه سطحی (عمود بر سیم) هدایت می شود. ABدر این مورد، شکل را ببینید. 7.11، الف).

اندازه گیری ضریب کشش سطحی

روش های زیادی برای اندازه گیری کشش سطحی مایعات وجود دارد. برای مثال، کشش سطحی a را می توان با استفاده از تنظیمات نشان داده شده در شکل 7.11 تعیین کرد. ما روش دیگری را در نظر خواهیم گرفت که ادعای دقت بیشتر در نتیجه اندازه گیری را ندارد.

بیایید یک سیم مسی را به دینامومتر حساس وصل کنیم، همانطور که در شکل 7.12 نشان داده شده است. ظرفی با آب در زیر سیم قرار دهید تا سیم با سطح آب برخورد کند (شکل 7.12، ب)و به او "چسب" کرد. اکنون به آرامی ظرف را با آب پایین می آوریم (یا همان طور که می دانید دینامومتر را با سیم بالا می آوریم). خواهیم دید که فیلم آبی که آن را در برگرفته است همراه با سیم بالا می رود و خوانش دینامومتر به تدریج افزایش می یابد. در لحظه پارگی لایه آب و "جدایی" سیم از آب به حداکثر مقدار خود می رسد. اگر وزن آن را در لحظه جدا شدن سیم از خوانش دینامومتر کم کنید، نیرو دریافت می کنید اف, برابر با دو برابر نیروی کشش سطحی (فیلم آب دارای دو سطح است):

جایی که ل - طول سیم.

با طول سیم 1 = 5 سانتی متر و دمای 20 درجه سانتی گراد، نیرو برابر با 7.3 10 -3 نیوتن است. سپس

نتایج اندازه گیری کشش سطحی برخی مایعات در جدول 4 آورده شده است.

جدول 4

از جدول 4 مشخص است که مایعاتی که به راحتی تبخیر می شوند (اتر، الکل) کشش سطحی کمتری نسبت به مایعات غیرفرار مانند جیوه دارند. هیدروژن مایع و به ویژه هلیوم مایع کشش سطحی بسیار کمی دارند. در فلزات مایع، برعکس، کشش سطحی بسیار زیاد است.

تفاوت کشش سطحی مایعات با تفاوت در نیروهای برهمکنش بین مولکولی توضیح داده می شود.

مصالح و مواد ساختمانی. GOST 22362-77: سازه های بتن آرمه. روش های اندازه گیری نیروی کششی آرماتور. OKS: مصالح ساختمانی و ساخت و ساز، سازه های ساختمانی. استانداردهای GOST سازه های بتن آرمه. روش های اندازه گیری نیرو .... class=text>

GOST 22362-77

سازه های بتن آرمه. روش های اندازه گیری نیروی کششی آرماتور

GOST 22362-77
گروه Zh39

استاندارد دولتی اتحاد جماهیر شوروی

سازه های بتنی مسلح
روش های اندازه گیری نیروی کششی آرماتور
سازه های بتن آرمه. روش برای
تعیین تاندون کششی تقویتی

تاریخ معرفی 1977-07-01

تصویب شده توسط قطعنامه کمیته دولتی شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی در امور ساختمانی مورخ 1 فوریه 1977 شماره 4
انتشار مجدد. ژانویه 1988

این استاندارد برای سازه های پیش تنیده بتن مسلح ساخته شده با کشش آرماتور به روش های مکانیکی، الکتروترمال، الکتروترمومکانیکی اعمال می شود و روش های زیر را برای اندازه گیری نیروی کششی آرماتور تعیین می کند:
روش اندازه گیری گرانش؛
روش اندازه گیری با استفاده از خوانش دینامومتر؛
روش اندازه گیری با استفاده از خوانش گیج فشار؛
روش اندازه گیری ازدیاد طول آرماتور؛
اندازه گیری با مهاربندی عرضی آرماتور.
روش اندازه گیری فرکانس

1. مقررات عمومی

1. مقررات عمومی

1.1. استفاده از روش برای اندازه‌گیری نیروی کشش آرماتور در نقشه‌های کاری، استانداردها یا مشخصات فنی سازه‌های بتن آرمه پیش تنیده تعیین شده است.

1.2. نیروی کششی آرماتور در طول فرآیند کشش یا پس از اتمام کشش اندازه گیری می شود.

1.3. برای اندازه گیری نیروی کشش تقویت کننده، از دستگاه هایی استفاده می شود - PRDU، IPN-7، PIN، که تست های حالت را پشت سر گذاشته اند و برای تولید انبوه توصیه می شوند.
نمودارها و مشخصات فنی دستگاه ها در ضمیمه 1 آورده شده است. استفاده از سایر دستگاه هایی که شرایط این استاندارد را دارند مجاز است.

1.4. ابزارهای مورد استفاده برای اندازه گیری نیروی کشش آرماتور باید مطابق با GOST 8.002-86 تأیید شده و دارای ویژگی های کالیبراسیون باشند که در قالب جداول یا نمودارها ساخته شده اند.

1.5. قبل از استفاده، دستگاه باید برای اطمینان از مطابقت با الزامات دستورالعمل های عملکرد آن بررسی شود. روش انجام اندازه گیری ها باید مطابق با روش ارائه شده در این دستورالعمل باشد.

1.6. نتایج اندازه گیری نیروی کشش آرماتور باید در یک سیاهه ثبت شود که شکل آن در پیوست 2 آمده است.

2. روش ثقلی برای اندازه گیری نیروی کششی آرماتور

2.1. روش ثقلی مبتنی بر ایجاد رابطه بین نیروی کشش آرماتور و جرم بارهایی است که آن را تنش می کند.

2.2. روش گرانش در مواردی استفاده می شود که کشش توسط بارها مستقیماً از طریق سیستمی از اهرم ها یا قرقره ها انجام می شود.

2.3. برای اندازه گیری نیروی کششی آرماتور، جرم بارها اندازه گیری می شود که با در نظر گرفتن سیستم انتقال نیرو از بارها به آرماتور کششی، تلفات اصطکاک و سایر تلفات، نیروی کششی آرماتور از روی آن تعیین می شود. هر تلفات در سیستم برای انتقال نیروی کششی از بارها به آرماتورها با استفاده از دینامومتر هنگام کالیبراسیون سیستم در نظر گرفته می شود.

2.4. جرم محموله باید با خطای حداکثر 2.5٪ اندازه گیری شود.

3. اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با استفاده از خوانش دینامومتر

3.1. روش اندازه گیری نیروی کشش آرماتور با استفاده از قرائت دینامومتر بر اساس رابطه بین نیروی کشش و تغییر شکل دینامومتر است.

3.2. دینامومتر در مدار قدرت آرماتور بین ایستگاه های انتهایی یا فراتر از آنها قرار می گیرد به گونه ای که نیروی کششی آرماتور توسط دینامومتر درک می شود.

3.3. نیروی کشش آرماتور توسط مشخصه کالیبراسیون دینامومتر تعیین می شود.

3.4. هنگامی که یک دینامومتر به زنجیره ای از چندین عنصر تقویت کننده موازی متصل می شود، نیروی کششی کل اندازه گیری می شود. مقدار نیروی کشش در هر عنصر را می توان با یکی از روش های مشخص شده در بخش تعیین کرد. 5، 6 و 7 این استاندارد.

3.5. برای اندازه گیری نیروی کشش آرماتور از دینامومترهای استاندارد مطابق با GOST 9500-84 استفاده می شود. استفاده از دینامومترهای دیگر با کلاس دقت حداقل 2.5 مجاز است.

3.6. مقادیر قرائت های به دست آمده باید در 30 تا 100 درصد مقیاس دینامومتر باشد.

4. اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با استفاده از خوانش گیج فشار

4.1. روش اندازه گیری نیروی کشش با استفاده از خوانش گیج فشار بر اساس رابطه بین فشار در سیلندر جک که توسط فشارسنج اندازه گیری می شود و نیروی کشش آرماتور است.

4.2. اندازه گیری نیروی کشش آرماتور با توجه به قرائت فشار سنج هنگام کشش آن با جک های هیدرولیک استفاده می شود. تعیین مشخصات مترولوژیکی جک های هیدرولیک مطابق با GOST 8.136-74 انجام می شود.

4.3. تعیین نیروی کشش آرماتور با توجه به قرائت گیج فشار مستقیماً در طول فرآیند کشش انجام می شود و زمانی که نیرو از جک به استاپ های قالب یا پایه منتقل می شود تکمیل می شود.

4.4. با کشش گروهی تقویت، کل نیرو تعیین می شود. مقدار نیروی کشش هر عنصر با یکی از روش های مشخص شده در بخش تعیین می شود. 5، 6 و 7 این استاندارد.

4.5. برای اندازه گیری نیروی کشش آرماتور از فشارسنج های استاندارد مطابق با GOST 8625-77 با جک های هیدرولیک استفاده می شود.

4.6. کلاس دقت گیج های فشار، تعیین شده بر اساس GOST 8.401-80، باید حداقل 1.5 باشد.

4.7. هنگام اندازه گیری نیروی کشش با استفاده از خوانش گیج فشار، مقادیر به دست آمده باید در محدوده 30-90٪ مقیاس فشار سنج باشد.

4.8. هنگام کشش آرماتور با جک های هیدرولیک، همان فشار سنج هایی که با آن کالیبراسیون انجام شده است در سیستم هیدرولیک نصب می شود.

5. اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با مقدار ازدیاد طول آن

5.1. روش اندازه گیری نیروی کشش با ازدیاد طول آرماتور پیش تنیده بر اساس وابستگی کشیدگی آرماتور به بزرگی تنش ها است که با در نظر گرفتن سطح مقطع آرماتور، کشش را تعیین می کند. زور.

5.2. روش اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با بزرگی ازدیاد طول آن به دلیل دقت نسبتا کم آن به طور مستقل استفاده نمی شود، بلکه در ترکیب با روش های دیگر ارائه شده در بخش های 3، 4، 6 و 7 این استاندارد استفاده می شود.
دقت نسبتاً پایین این روش به دلیل تغییرپذیری خواص الاستیک-پلاستیکی فولاد تقویت‌کننده و همچنین تغییر شکل‌پذیری اشکال و استاپ‌ها است.

5.3. برای اندازه گیری نیروی کشش با مقدار ازدیاد طول، لازم است مقدار ازدیاد طول واقعی عنصر تقویت کننده در هنگام کشش مشخص شود و نمودار تنش - کشیدگی آرماتور داشته باشیم.

5.4. محاسبه ازدیاد طول فولاد تقویت کننده در صورت عدم وجود نمودار تنش-ازدیاد طول می تواند با استفاده از فرمول ارائه شده در پیوست 3 انجام شود.

5.5. با روش الکتروترمال کشش با گرمایش در خارج از قالب، طول عنصر تقویت کننده از قبل با در نظر گرفتن خواص الاستوپلاستیک فولاد، طول قالب، تلفات تنش ناشی از تغییر شکل قالب ها، جابجایی و خرد شدن قالب تعیین می شود. تقویت متوقف می شود و به طور سیستماتیک کنترل می شود. این تلفات در ابتدای تولید ایجاد شده و به صورت دوره ای بررسی می شود.

5.6. روش اندازه گیری نیروی کشش با ازدیاد طول آرماتور در ترکیب با روش های اندازه گیری نیروی کشش با قرائت گیج فشار یا دینامومتر استفاده می شود. در این حالت لحظه ای که نشانگر فشار سنج یا دینامومتر شروع به جابجایی می کند ثبت می شود و پس از آن ازدیاد طول آرماتور اندازه گیری می شود.

5.7. برای اندازه گیری طول آرماتور، شکل یا پایه و ازدیاد طول در هنگام کشش آرماتور، از موارد زیر استفاده می شود:
خط کش های اندازه گیری فلز طبق GOST 427-75.
نوارهای اندازه گیری فلزی مطابق با GOST 7502-80؛
کولیس مطابق GOST 166-80.

5.8. نیروی کششی آرماتور بر اساس ازدیاد طول آن به عنوان حاصل ضرب سطح مقطع آن و مقدار تنش تعیین می شود. در این مورد، سطح مقطع آرماتور گرفته شده از دسته مطابق بند 2.3 GOST 12004-81 تعیین می شود.

5.9. بزرگی تنش ها از نمودار کششی آرماتور گرفته شده از همان دسته تعیین می شود. نمودار مطابق با بند 8 GOST 12004-81 ساخته شده است.

5.10. مقدار ازدیاد طول آرماتور توسط ابزارهایی که مستقیماً روی آرماتور نصب شده اند اندازه گیری می شود. نشانگرهای شماره گیری مطابق با GOST 577-68؛ فشار سنج اهرمی مطابق با GOST 18957-73 یا ابزارهای اندازه گیری مشخص شده در بند 5.7 با توجه به علائم مشخص شده روی اتصالات.

5.11. در مورد کشش الکتروگرمایی آرماتور با گرمایش در خارج از قالب، میزان کشیدگی های ایجاد کننده کشش در آرماتور به عنوان تفاوت بین کل کشیدگی ها و تلفات ناشی از خرد شدن لنگرها و تغییر شکل قالب تعیین می شود.

5.12. ازدیاد طول کل آرماتور به عنوان تفاوت بین فواصل بین پایه های شکل نیرو یا پایه و طول شکاف آرماتور بین لنگرها که در همان دما اندازه گیری می شود تعیین می شود.

5.13. مقدار "له کردن لنگر" با توجه به داده های آزمایش لنگر مطابق با بند 3.9 GOST 10922-75 تعیین می شود.

5.14. تغییر شکل‌های شکل در سطح استاپ‌ها به صورت اختلاف فاصله بین آنها قبل و بعد از کشش آرماتور با ابزار مشخص شده در بند 5.7 تعیین می‌شود.

5.15. اندازه گیری نیروی کشش با مقدار ازدیاد طول می تواند در طول فرآیند کشش و پس از اتمام آن انجام شود.

6. اندازه گیری نیروی کشش آرماتور به روش عرضی گای

6.1. این روش مبتنی بر ایجاد رابطه بین نیرویی است که آرماتور را به میزان معینی در جهت عرضی می کشد و نیروی کششی آرماتور.

6.2. چسباندن عرضی آرماتور را می توان در تمام طول آرماتور، کشش بین پایه های قالب (فرم روی پایه قالب) و بر اساس توقف های خود دستگاه (دستگاه های مخصوص خود) انجام داد. پایه).

6.3. هنگام سفت کردن آرماتور روی پایه قالب، دستگاه روی قالب قرار می گیرد که حلقه ای از زنجیره اندازه گیری است. هنگام گیم زدن روی پایه دستگاه، دستگاه در سه نقطه با آرماتور در تماس است، اما با فرم تماس ندارد.

6.4. هنگام اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با استفاده از روش مهاربندی عرضی، تغییر شکل باقیمانده در آرماتور نباید وجود داشته باشد.

6.5. هنگام اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با استفاده از روش کشش، از دستگاه های مکانیکی از نوع PRDU یا دستگاه های الکترومکانیکی از نوع PIN استفاده می شود.

6.6. دستگاه های مورد استفاده باید دارای کلاس دقت حداقل 1.5 باشند. مقدار تقسیم مقیاس نباید از 1% مقدار حد بالایی کشش کنترل شده تجاوز کند.

6.7. خطای مشخصه کالیبراسیون نباید بیش از 4% باشد.
نمونه ای از ارزیابی خطا هنگام تعیین مشخصه کالیبراسیون در مرجع پیوست 4 آورده شده است.

6.8. محل نصب دستگاه های الکترومکانیکی باید حداقل 5 متر از منابع تداخل الکتریکی فاصله داشته باشد.

6.9. نسبت انحراف آرماتور به طول آن نباید بیشتر از:
1:150 - برای تقویت سیم، میله و طناب با قطر تا 12 میلی متر؛
1:300 - برای تقویت میله و طناب با قطر بیش از 12 میلی متر.

6.10. هنگام اندازه گیری نیروی کششی آرماتور، دستگاهی با پایه خاص خود در هر نقطه از طول آرماتور بر روی آن نصب می شود. در این حالت، اتصالات تقویت کننده نباید در داخل پایه دستگاه قرار گیرند.

6.11. هنگام اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با ابزارهای بدون پایه خود (با یک گیله روی پایه قالب)، ابزارها در وسط دهانه بین استاپ ها نصب می شوند (نقاشی). جابجایی محل نصب دستگاه ها از وسط دهانه نباید از 2 درصد طول آرماتور تجاوز کند.

نمودار نصب ابزار برای اندازه گیری نیروی کششی آرماتور

فرم؛ - دستگاه پین؛ - دستگاه IPN-7؛
- اتصالات؛ - متوقف می شود؛ - دستگاه PRDU

7. روش فرکانس برای اندازه گیری نیروی کششی آرماتور

7.1. روش فرکانس مبتنی بر رابطه بین تنش در آرماتور و فرکانس نوسانات عرضی خود است که پس از مدت معینی پس از خارج شدن از تعادل توسط یک ضربه یا ضربه دیگری در آرماتور کششی ایجاد می شود.

7.2. برای اندازه گیری نیروی کشش آرماتور به روش فرکانس از دستگاه IPN-7 (بدون پایه خود) استفاده می شود.

7.3. دستگاه IPN-7 تعداد ارتعاشات آرماتور کششی را در یک زمان معین اندازه گیری می کند که از آن نیروی کششی با در نظر گرفتن ویژگی های کالیبراسیون برای یک کلاس، قطر و طول آرماتور معین تعیین می شود.

7.4. ابزارهای مورد استفاده باید اندازه گیری فرکانس ارتعاش طبیعی آرماتورها را با خطای بیش از 1.5% ارائه دهند.

7.5. خطای نسبی در تعیین نیروی کشش آرماتور نباید از 4±٪ تجاوز کند.

7.6. محل نصب دستگاه های فرکانس باید در فاصله حداقل 5 متری از منبع تداخل الکتریکی قرار گیرد.

7.7. هنگام اندازه‌گیری نیروی کششی آرماتور با ابزارهای بدون پایه خود، مبدل اندازه‌گیری اولیه باید روی قسمتی از آرماتور قرار گیرد که در فاصله بیش از 2٪ از وسط طول آن قرار دارد.
هنگام نوسان، آرماتور کنترل شده در تمام طول خود نباید با عناصر تقویت کننده مجاور، قطعات تعبیه شده و اشکال تماس پیدا کند.

8. تعیین مشخصات کالیبراسیون دستگاه ها

8.1. تعیین ویژگی‌های کالیبراسیون دستگاه‌ها با مقایسه قرائت‌های دستگاه با نیروی معین انجام می‌شود که بر اساس قرائت دینامومتر با کلاس دقت حداقل 1.0 که به صورت سری با آرماتور کششی نصب شده است، ثبت می‌شود.
تعیین مشخصات کالیبراسیون گیج های فشار را می توان بدون اتصالات با مقایسه قرائت گیج فشار و دینامومتر استاندارد نصب شده به صورت سری با جک هیدرولیک انجام داد.

8.2. هنگام کالیبراسیون جداکننده ها، حداکثر نیروی کشش آرماتور باید به میزان انحراف مثبت مجاز از نیروی کششی نامی آرماتور تجاوز کند. حداقل نیرو نباید بیش از 50 درصد مقدار اسمی طراحی باشد.
تعداد مراحل بارگذاری باید حداقل 8 مرحله و تعداد اندازه گیری ها در هر مرحله حداقل 3 باشد.

8.3. در حداکثر نیروی کشش آرماتور، قرائت دینامومتر استاندارد باید حداقل 50 درصد مقیاس آن باشد.

8.4. تعیین مشخصات کالیبراسیون ابزارهای مورد استفاده برای اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با استفاده از روش گای عرضی و روش فرکانس.

8.4.1. تعیین ویژگی های کالیبراسیون دستگاه ها باید برای هر کلاس و دینامومتر آرماتور و برای دستگاه های بدون پایه خود - برای هر کلاس، قطر و طول آرماتور انجام شود.

8.4.2. طول عناصر تقویت کننده، نیروی کششی که توسط دستگاه هایی با پایه خود اندازه گیری می شود، باید حداقل 1.5 برابر از طول پایه دستگاه تجاوز کند.

8.4.3. هنگام اندازه گیری نیروی کششی آرماتور با ابزارهای بدون پایه خود:
طول عناصر تقویت کننده در طول کالیبراسیون نباید با طول عناصر کنترل شده بیش از 2٪ متفاوت باشد.
انحراف محل دستگاه یا سنسور دستگاه از وسط طول اتصالات نباید از 2 درصد طول اتصالات برای دستگاه های مکانیکی و از 5 درصد برای دستگاه های فرکانسی تجاوز کند.

8.5. نمونه ای از ساخت مشخصه کالیبراسیون دستگاه PRDU در مرجع پیوست 4 آورده شده است.

9. تعیین و ارزیابی نیروی کششی آرماتور

9.1. نیروی کشش آرماتور به عنوان میانگین حسابی نتایج اندازه گیری تعیین می شود. در این حالت تعداد اندازه گیری ها باید حداقل 2 عدد باشد.

9.2. نیروی کششی آرماتور با مقایسه مقادیر نیروهای کششی آرماتور بدست آمده در حین اندازه گیری با نیروی کششی مشخص شده در استاندارد یا نقشه های کاری سازه های بتن مسلح ارزیابی می شود. در این حالت، انحراف نتایج اندازه گیری نباید از انحرافات مجاز بیشتر شود.

9.3. ارزیابی نتایج حاصل از تعیین نیروی کششی آرماتور بر اساس ازدیاد طول آن با مقایسه کشش واقعی با ازدیاد طول تعیین شده توسط محاسبات انجام می شود.
ازدیاد طول واقعی نباید با مقادیر محاسبه شده بیش از 20٪ متفاوت باشد.
نمونه ای از محاسبه ازدیاد طول فولاد تقویت کننده در پیوست 3 آورده شده است.

10. الزامات ایمنی

10.1. افرادی که در زمینه مقررات ایمنی آموزش دیده اند و طراحی تجهیزات و فن آوری اندازه گیری نیروی کشش را مطالعه کرده اند، مجاز به اندازه گیری نیروی کشش آرماتور هستند.

10.2. برای اطمینان از رعایت الزامات ایمنی در صورت شکستن آرماتور هنگام اندازه گیری نیروی کششی، باید اقداماتی ایجاد و به طور دقیق اجرا شود.

10.3. افرادی که در اندازه گیری نیروی کشش آرماتور نقش ندارند، نباید در ناحیه آرماتور کششی باشند.

10.4. برای افرادی که درگیر اندازه گیری نیروی کششی آرماتور هستند، حفاظت قابل اعتماد باید با سپرها، توری ها یا کابین های قابل حمل مخصوص مجهز، گیره های موجودی قابل جابجایی و سایبان هایی که در برابر آزاد شدن دستگیره ها و میله های تقویتی شکسته محافظت می کنند، ارائه شود.

پیوست 1 (برای مرجع). نمودارها و مشخصات فنی دستگاه های PRDU، IPN-7 و PIN

پیوست 1
اطلاعات

دستگاه PRDU

عملکرد دستگاه PRDU هنگام اندازه گیری نیروی کشش آرماتور میله و طناب بر اساس کشش الاستیک عنصر تقویت کننده در وسط دهانه بین ایستگاه ها و هنگام اندازه گیری نیروی کشش سیم - بر روی کشش آن در پایه قاب رانش دستگاه. تغییر شکل فنر دستگاه با نشانگر شماره گیری مطابق با GOST 577-68، که قرائت دستگاه است، اندازه گیری می شود.

عرضی به محور آرماتور، یک حرکت ثابت سیستم از دو پیوند متصل به صورت سری ایجاد می شود: یک عنصر تقویتی کششی و یک فنر دستگاه.
با افزایش نیروی آرماتور کششی، مقاومت در برابر گای عرضی افزایش می یابد و حرکت آن کاهش می یابد و بنابراین تغییر شکل فنر دستگاه افزایش می یابد، یعنی. قرائت نشانگر دستگاه
مشخصه کالیبراسیون دستگاه به قطر و طول آرماتور هنگام کار بر اساس قالب و فقط به قطر هنگام کار بر اساس قاب رانش بستگی دارد.
دستگاه PRDU شامل یک بدنه، یک لولا با یک لوله راهنما، یک پیچ سرب با یک صفحه و یک دسته، یک فنر با یک مهره کروی، یک قلاب کششی، یک نشانگر، یک استاپ یا یک قاب توقف است (شکل 1 از این ضمیمه).

نمودار دستگاه PRDU

تاکید؛ - بهار؛ - نشانگر؛ - قاب؛ - لولا؛

اندام با دسته; - پایگاه خود؛ - قلاب
لعنتی.1

هنگام اندازه گیری نیروی کششی میلگردها و طناب های تقویت کننده، دستگاه بر روی پایه، پالت یا قالب قرار می گیرد. قلاب گرفتن زیر میله یا طناب قرار می گیرد و با چرخاندن پیچ سربی دسته آن تماس با میله یا طناب را تضمین می کند. چرخش بیشتر پیچ سرب باعث سفت شدن اولیه آرماتور می شود که مقدار آن با نشانگر ثبت می شود.
در پایان سفت کردن اولیه، موقعیت صفحه که به طور محکم به پیچ سرب متصل است، در امتداد علامت روی بدنه مشخص می شود (سطح کناری صفحه به 100 قسمت تقسیم می شود) و سپس پیچ سرب به چندین دور بچرخانید
پس از تکمیل تعداد دور انتخاب شده، قرائت نشانگر را ثبت کنید. نیروی کشش آرماتور توسط مشخصه کالیبراسیون دستگاه تعیین می شود.
هنگام اندازه گیری نیروی کشش سیم تقویت کننده با قطر 5 میلی متر یا کمتر، استاپ با یک قاب توقف با پایه 600 میلی متر جایگزین می شود و قلاب گرفتن با یک قلاب کوچک جایگزین می شود. نیروی کشش سیم با مشخصه کالیبراسیون دستگاه با قاب نصب شده تعیین می شود.
در صورت غیرممکن بودن قرار دادن استاپ دستگاه در صفحه بین دیواره های قالب ها (دال های آجدار، دال های پوششی و ...) می توان آن را با یک ورق تکیه گاه دارای سوراخ برای عبور میله با قلاب تعویض کرد.

دستگاه IPN-7

دستگاه متشکل از یک فرکانس‌سنج فرکانس پایین با یک تقویت‌کننده واقع در یک محفظه، یک شمارنده و یک مبدل اندازه‌گیری اولیه است که توسط یک سیم به تقویت‌کننده متصل شده است (شکل 2 این پیوست).

طرح دستگاه IPN-7

بدنه دستگاه؛ - پیشخوان؛ - سیم؛
- مبدل اولیه
لعنتی.2

اصل عملکرد دستگاه بر اساس تعیین فرکانس طبیعی آرماتور کششی است که به ولتاژ و طول آن بستگی دارد.
ارتعاشات آرماتور در اثر ضربه عرضی یا روش دیگری ایجاد می شود. مبدل اندازه گیری اولیه دستگاه ارتعاشات مکانیکی را درک می کند، آنها را به الکتریکی تبدیل می کند که فرکانس آن پس از تقویت توسط شمارنده الکترومکانیکی دستگاه شمارش می شود. بر اساس فراوانی ارتعاشات طبیعی، با استفاده از مشخصه کالیبراسیون، نیروی کشش آرماتور قطرها، طبقات و طول های مربوطه تعیین می شود.

دستگاه پین

این دستگاه شامل یک قاب با توقف، یک دستگاه غیرعادی با یک دستگاه اهرمی، یک مهره تنظیم، یک عنصر الاستیک با فشار سنج، یک قلاب و عناصر مدار الکتریکی واقع در یک محفظه جداگانه است که حاوی یک تقویت کننده و یک دستگاه شمارش است (شکل 3). این پیوست).
این دستگاه نیروی مورد نیاز برای حرکت عرضی آرماتور کششی را با مقدار مشخصی اندازه گیری می کند.
جابجایی جانبی مشخص شده آرماتور نسبت به استاپ های متصل به قاب دستگاه با حرکت دسته خارج از مرکز به سمت چپ ایجاد می شود. در این حالت، اهرم پیچ مهره تنظیم را بسته به خروج از مرکزیت خارج از مرکز به مقداری حرکت می دهد. نیروی مورد نیاز برای انجام حرکت به نیروی کششی آرماتور بستگی دارد و با تغییر شکل عنصر الاستیک اندازه گیری می شود.
دستگاه برای هر کلاس و قطر آرماتور کالیبره شده است. قرائت آن به طول آرماتور کششی بستگی ندارد.

نمودار دستگاه پین

توقف می کند؛ - قاب؛ - عجیب و غریب؛ - تنظیم کردن
پیچ؛ - المان الاستیک با کرنش سنج سیم
(واقع در زیر بدنه)؛ - قلاب؛ - جعبه با عناصر
نمودار الکتریکی

مشخصات فنی اصلی دستگاه ها

پیوست 2 (توصیه می شود). مجله ثبت نتایج اندازه گیری نیروی کششی آرماتور

(سمت چپ میز)

ادامه (سمت راست جدول)

پیوست 3 (برای مرجع). محاسبه ازدیاد طول فولاد تقویت کننده

پیوست 3
اطلاعات

محاسبه ازدیاد طول فولاد تقویت کننده زمانی که نسبت پیش تنیدگی آن به مقدار متوسط ​​مقاومت تسلیم شرطی بیش از 0.7 باشد با استفاده از فرمول انجام می شود.

زمانی که نسبت و کمتر یا مساوی 0.7 باشد، ازدیاد طول با استفاده از فرمول محاسبه می شود

پیش تنیدگی فولاد تقویت کننده، کیلوگرم بر سانتی متر کجاست.

- مقدار متوسط ​​​​استحکام تسلیم شرطی فولاد تقویت کننده، که از تجربه تعیین شده یا برابر با 1.05 کیلوگرم بر سانتی متر است.
- مقدار رد قدرت تسلیم مشروط، تعیین شده مطابق جدول 5 GOST 5781-75، GOST 10884-81، جدول 2 GOST 13840-68، GOST 8480-63، kgf/cm.
- مدول الاستیسیته فولاد تقویت کننده، مطابق جدول 29 SNiP P-21-75، کیلوگرم بر سانتی متر تعیین شده است.
- طول اولیه آرماتور، سانتی متر.
مثال 1.
طول طراحی فولاد تقویت کننده کلاس A-IV در = 5500 کیلوگرم بر سانتی متر = 1250 سانتی متر، کشش - مکانیکی

راه متر

1. مطابق جدول 5 GOST 5781-75، مقدار رد قدرت تسلیم شرطی = 6000 کیلوگرم بر سانتی متر تعیین می شود. مطابق جدول 29 SNiP P-21-75، مدول الاستیسیته فولاد تقویت کننده = 2 · 10 کیلوگرم بر سانتی متر تعیین می شود.

2. مقدار را تعیین کنید

3. نسبت را محاسبه کنید؛ بنابراین ازدیاد طول فولاد تقویت کننده با فرمول (1) تعیین می شود.

مثال 2.
محاسبه ازدیاد طول مفتول تقویت کننده با مقاومت بالا Вр·П در = 9000 کیلوگرم بر سانتی متر و = 4200 سانتی متر، کشش - مکانیکی

1. بر اساس نتایج آزمایش های کنترل، مقدار متوسط ​​قدرت تسلیم شرطی = 13400 کیلوگرم بر سانتی متر تعیین می شود. مطابق جدول 29 SNiP 11-21-75، مدول الاستیسیته فولاد تقویت کننده VR-P تعیین می شود. = 2·10 کیلوگرم بر سانتی متر.

2. نسبت را محاسبه کنید؛ بنابراین ازدیاد طول فولاد تقویت کننده با فرمول (2) تعیین می شود.

پیوست 4 (برای مرجع). نمونه ای از ارزیابی خطای نسبی هنگام تعیین مشخصه کالیبراسیون یک دستگاه

ضمیمه 4
اطلاعات

هنگام تعیین ویژگی های کالیبراسیون دستگاه PRDU برای اتصالات کلاس A-IV با قطر 25 میلی متر، طول 12.66 متر با حداکثر نیروی کشش = 27 tf، تعیین شده در نقشه های کاری، باید خطای نسبی را تعیین کرد.

1. در هر مرحله بارگذاری، نیروی کششی آرماتور مربوط به قرائت ابزار را تعیین کنید.

در این مراحل بارگذاری بنابراین در مرحله اول بارگذاری

15 ts، = 15.190 ts، = 14.905 ts، = 295 بخش، = 292 بخش.
2. محدوده خوانش ها را در وسیله نقلیه تعیین کنید

برای اولین مرحله بارگذاری این است:

3. محدوده نسبی قرائت ها را به صورت درصد تعیین کنید

برای اولین مرحله بارگذاری به صورت زیر خواهد بود:

که تجاوز نمی کند.

4. نمونه ای از محاسبه حداکثر و حداقل نیرو در حین کالیبراسیون:

Ts;
ts

اندازه مراحل بارگذاری نباید بیشتر از

مقدار مرحله بارگذاری (به جز آخرین مرحله) 2 tf در نظر گرفته شده است. مقدار آخرین مرحله بارگذاری 1 tf در نظر گرفته شده است.
در هر مرحله 3 قرائت () گرفته می شود که از آنها مقدار میانگین حسابی تعیین می شود.مقادیر بدست آمده از مشخصه کالیبراسیون در قالب جدول و نمودار (نقاشی این برنامه) ارائه می شود.

تعریف انرژی و نیرو کشش سطحی با واحد اندازه گیری انرژی و نیرو مطابقت دارد. واحد انرژی است J/m 2، قدرت - N/M. عبارات انرژی و نیرو معادل هستند و مقدار عددی در هر دو بعد یکسان است. بنابراین برای آب در 293 K:

یک بعد به راحتی از دیگری استخراج می شود:

SI: J/m 2 = N∙m/m 2 = N/m;

تأثیر عوامل مختلف بر ارزش

کشش سطحی

تأثیر ماهیت شیمیایی ماده

کشش سطحی کاری است که صرف شکستن پیوندهای بین مولکولی می شود. بنابراین، هرچه پیوندهای بین مولکولی در یک جسم معین قوی تر باشد، کشش سطحی آن در مرز فاز گاز بیشتر می شود. در نتیجه، کشش سطحی برای مایعات غیر قطبی که دارای پیوندهای بین مولکولی ضعیف هستند کمتر و برای مایعات قطبی بیشتر است. موادی که دارای پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی هستند، مانند آب، کشش سطحی بالایی دارند.

جدول 9.1

مقادیر کشش سطحی و انرژی سطحی ویژه برخی از مواد در سطح مشترک با هوا

* - مقادیر انرژی سطحی خاص داده شده است

اثر دما

با افزایش دما، فاصله بین مولکول ها افزایش می یابد و با افزایش دما، کشش سطحی هر مایع کاهش می یابد، یعنی رابطه زیر برقرار است:

برای بسیاری از مایعات وابستگی σ=f(T)نزدیک به خطی برون یابی وابستگی خطی به محور x دمای بحرانی را تعیین می کند تی اساز این ماده در این دما، سیستم بخار مایع دو فاز دیگر وجود ندارد و به تک فاز تبدیل می شود.

برای بسیاری از مواد، ضرایب دمایی کشش سطحی از حدود -0.1 تا -0.2 mJ/(m2 K) متغیر است.

تأثیر ماهیت فازهای مجاور

کشش سطحی ( σ 12) در مرز دو مایع 1 و 2 به ماهیت شیمیایی آنها (قطبیت) بستگی دارد. هرچه اختلاف قطبیت مایعات بیشتر باشد، کشش سطحی در سطح مشترک آنها بیشتر می شود (قانون رهبیندر).

از نظر کمی، کشش سطحی سطحی در مرز دو مایع اشباع متقابل را می توان با استفاده از قانون تقریبی آنتونوف محاسبه کرد.

قانون آنتونوف (1907):اگر مایعات به طور محدود در یکدیگر محلول باشند، کشش سطحی در مرز l 1 / مایع 2 برابر است با تفاوت بین کشش سطحی مایعات متقابل اشباع شده در مرز آنها با هوا یا با بخار خود:

خیس شدن

خیس شدن– برهمکنش مایع با جسم جامد یا مایع دیگر در حضور همزمان سه فاز غیرقابل اختلاط که یکی از آنها معمولاً گاز (هوا) است.

هنگامی که مقدار کمی مایع را به سطح یک جامد یا سطح مایع دیگری با چگالی بالا بمالید، دو حالت امکان پذیر است: در حالت اول، مایع به شکل قطره است، در حالت دیگر، پخش می شود. . اجازه دهید اولین فرآیند را در نظر بگیریم، زمانی که قطره ای روی سطح بدن دیگری پخش نمی شود.

سه نیرو در واحد طول محیط اعمال می کنند:

1. انرژی سطحی یک جسم جامد که تمایل به کاهش دارد، قطره را در امتداد سطح می کشد. این انرژی برابر است با کشش سطحی جامد در سطح مشترک با هوا σ TG.

2. انرژی سطحی در رابط جامد و مایع σ TJتمایل به فشرده سازی قطره دارد، یعنی انرژی سطح به دلیل کاهش سطح کاهش می یابد.

3. انرژی سطحی در فصل مشترک قطره مایع با هوا σ ZhGبه طور مماس به سطح کروی قطره هدایت می شود.

گوشه θ ، که توسط مماس بر سطوح سطحی تشکیل شده است که مایع خیس شده را محدود می کند و دارای یک راس در فصل مشترک سه فاز است. زاویه تماس یا زاویه تماس.

طرح ریزی بردار σ ЖГ روی محور افقی – حاصلضرب σ ЖГ · cos θ .

در شرایط تعادل:

σ TG = σ TG + σ ZhG ·cos θ, (9.8)

. (9.9)

رابطه حاصل (9.9) نامیده می شود معادله یانگ .

بسته به مقادیر زاویه تماس تعادل، سه نوع اصلی خیس شدن متمایز می شود:

تجزیه و تحلیل معادله یانگ

1. اگر σ TG > σ TG, سپس cos θ > 0و θ < 90° (زاویه تماس) حاد – خیس کردن .

مثال: آب روی سطح فلزی که با یک فیلم اکسید پوشیده شده است. هر چه زاویه کوچکتر باشد θ و هزینه های بیشتر θ خیساندن بهتر است.

3. اگر σ TG = σ TG، آن cos θ = 0و θ = 90 درجه مرز بین ترشوندگی و غیرترشوندگی است.

4. اگر ، آن cos θ = 1و θ = 0 درجه - خیس شدن کامل (گسترش) - قطره به یک لایه نازک پخش می شود. مثال: جیوه روی سطح سرب، پاک شده از لایه اکسید.

کامل غیر خیس، یعنی موقعیتی که در آن θ = 180 درجه مشاهده نمی شود، زیرا وقتی اجسام متراکم با هم تماس پیدا می کنند، انرژی سطح همیشه کاهش می یابد.

ترشوندگی آب برخی از مواد جامد با زوایای تماس زیر مشخص می شود: کوارتز - 0 درجه، مالاکیت - 17 درجه، گرافیت - 55 درجه، پارافین - 106 درجه. تفلون بدترین ماده خیس شده با آب است و زاویه تماس آن 120 درجه است.

مایعات مختلف یک سطح را به طور متفاوت خیس می کنند. مطابق با قانون تقریبی - مایعی که از نظر قطبیت به ماده خیس شده نزدیکتر است، سطح را بهتر خیس می کند.

بر اساس نوع خیس کردن انتخابی، تمام مواد جامد به سه گروه تقسیم می شوند:

· آب دوست (ولئوفوبیک) ) مواد - بهتر توسط آب خیس می شود تا هیدروکربن های غیر قطبی: کوارتز، سیلیکات ها، کربنات ها، اکسیدهای فلزی و هیدروکسیدها، مواد معدنی (زاویه تماس کمتر از 90 درجه در سمت آب).

· مواد آبگریز (اولئوفیل) - توسط مایعات غیر قطبی بهتر از آب خیس می شوند: گرافیت، زغال سنگ، گوگرد، پارافین، تفلون.

مثال 9.1.اگر کشش سطحی در فصل مشترک هوا- جامد، آب-جامد و آب-هوا به ترتیب 0.057 باشد، زاویه تماس ایجاد شده توسط یک قطره آب روی جسم جامد را تعیین کنید. 0.020; 0.074 J/m2. آیا آب این سطح را خیس می کند؟

راه حل:

طبق قانون یانگ:

cos θ< 0 و θ > 90 درجه- این سطح توسط آب خیس نمی شود.

شناورسازی

فلوتاسیون یکی از رایج ترین روش های فرآوری مواد معدنی است. این روش حدود 90 درصد از سنگ معدن فلزات غیر آهنی، زغال سنگ، گوگرد و سایر مواد طبیعی را غنی می کند.

غلظت فلوتاسیون (جداسازی) بر اساس ترشوندگی آب متفاوت کانی‌های با ارزش و سنگ‌های زاید است. در مورد فلوتاسیون فوم، هوا از طریق یک سوسپانسیون آبی از سنگ معدن خرد شده (خمیر) حباب می شود، که به حباب های آن ذرات آبگریز یک ماده معدنی با ارزش (فلزات خالص یا سولفیدهای آنها) می چسبند و سپس به سطح آب شناور می شوند. ، و با فوم حاصل به صورت مکانیکی برای پردازش بیشتر حذف می شوند. سنگ های زائد (کوارتز، آلومینوسیلیکات ها) به خوبی توسط آب خیس می شوند و در ماشین های فلوتاسیون ته نشین می شوند.

مثال 9.2.کوارتز و پودر گوگرد روی سطح آب ریخته شد. اگر زاویه تماس برای کوارتز 0 درجه و برای گوگرد 78 درجه باشد، چه پدیده ای را می توان انتظار داشت؟

راه حل:

از آنجایی که برای کوارتز θ = 0 درجه - خیس شدن کامل، سپس کوارتز کاملاً با آب خیس می شود و در ته ظرف می نشیند. زاویه تماس برای گوگرد نزدیک به 90 درجه است، بنابراین، پودر گوگرد یک سوسپانسیون در سطح آب تشکیل می دهد.

ویژگی های رابط منحنی

در فیزیک، کشش نیرویی است که بر طناب، طناب، کابل یا جسم مشابه یا گروهی از اجسام وارد می‌شود. هر چیزی که توسط طناب، طناب، کابل و غیره کشیده می‌شود، آویزان می‌شود، حمایت می‌شود یا تاب می‌خورد، هدف نیروی کششی است. مانند تمام نیروها، کشش می تواند اجسام را شتاب دهد یا باعث تغییر شکل آنها شود. توانایی محاسبه نیروی کششی نه تنها برای دانشجویان دانشکده فیزیک، بلکه برای مهندسان و معماران نیز یک مهارت مهم است. کسانی که خانه های پایدار می سازند باید بدانند که آیا طناب یا کابل خاصی در برابر نیروی کششی وزن جسم بدون افتادگی یا فروریختن مقاومت می کند یا خیر. برای یادگیری نحوه محاسبه نیروی کشش در برخی از سیستم های فیزیکی، خواندن این مقاله را شروع کنید.

مراحل

تعیین کشش روی یک نخ

1. نیروهای موجود در هر انتهای نخ را تعیین کنید.کشش در یک نخ یا طناب معین در نتیجه نیروهایی است که در هر انتها روی طناب می‌کشند. این را به شما یادآوری می کنیم نیرو = جرم × شتاب. با فرض کشیده بودن طناب، هر گونه تغییر در شتاب یا جرم جسم معلق از طناب، منجر به تغییر نیروی کشش در خود طناب می شود. شتاب ثابت گرانش را فراموش نکنید - حتی اگر سیستم در حال استراحت باشد، اجزای آن در معرض گرانش هستند. می توانیم فرض کنیم که نیروی کشش یک طناب معین T = (m × g) + (m × a) است، که در آن "g" شتاب ناشی از گرانش هر یک از اجسام تحت حمایت طناب است، و "a" هر شتاب دیگری است که بر روی اجسام عمل می کند.

   • برای حل بسیاری از مشکلات فیزیکی، فرض می کنیم طناب کامل- به عبارت دیگر طناب ما نازک است، جرم ندارد و نمی تواند کشیده شود یا بشکند.
   • به عنوان مثال، اجازه دهید سیستمی را در نظر بگیریم که در آن باری با استفاده از یک طناب از یک تیر چوبی آویزان می شود (تصویر را ببینید). نه خود بار و نه طناب حرکت نمی کند - سیستم در حال استراحت است. در نتیجه می دانیم که برای اینکه بار در حالت تعادل باشد، نیروی کشش باید برابر با نیروی گرانش باشد. به عبارت دیگر کشش (F t) = گرانش (F g) = m × g.
     • فرض کنید که بار دارای جرم 10 کیلوگرم است، بنابراین نیروی کشش 10 کیلوگرم × 9.8 متر بر ثانیه است 2 = 98 نیوتن.

2. شتاب را در نظر بگیرید.گرانش تنها نیرویی نیست که می تواند بر کشش یک طناب تأثیر بگذارد - همان اثر با هر نیرویی که به یک جسم روی یک طناب با شتاب وارد می شود ایجاد می شود. برای مثال، اگر جسمی که از یک طناب یا کابل آویزان است، توسط نیرویی شتاب بگیرد، آنگاه نیروی شتاب (جرم × شتاب) به نیروی کششی ایجاد شده توسط وزن جسم اضافه می شود.

   • در مثال ما، فرض کنید یک بار 10 کیلوگرمی از یک طناب آویزان شده و به جای اینکه به یک تیر چوبی متصل شود، با شتاب 1 m/s 2 به سمت بالا کشیده شود. در این مورد باید شتاب بار و همچنین شتاب گرانش را به شرح زیر در نظر بگیریم:
     • F t = F g + m × a
     • F t = 98 + 10 کیلوگرم × 1 متر بر ثانیه 2
     • F t = 108 نیوتن.

3. شتاب زاویه ای را در نظر بگیرید.جسمی روی طناب که حول نقطه ای که مرکز در نظر گرفته می شود می چرخد ​​(مانند آونگ) از طریق نیروی گریز از مرکز به طناب کشش وارد می کند. نیروی گریز از مرکز نیروی کشش اضافی ناشی از طناب است که آن را به سمت داخل "فشار" می کند تا بار به جای اینکه در یک خط مستقیم به حرکت خود در یک قوس ادامه دهد. هرچه جسم سریعتر حرکت کند، نیروی گریز از مرکز بیشتر می شود. نیروی گریز از مرکز (F c) برابر m × v 2 / r است که در آن "m" جرم، "v" سرعت، و "r" شعاع دایره ای است که بار در امتداد آن حرکت می کند.

   • از آنجایی که جهت و بزرگی نیروی گریز از مرکز بسته به نحوه حرکت جسم و تغییر سرعت آن تغییر می کند، کشش کل در طناب همیشه موازی با طناب در نقطه مرکزی است. به یاد داشته باشید که نیروی گرانش دائماً بر روی یک جسم تأثیر می گذارد و آن را به پایین می کشد. بنابراین اگر جسم به صورت عمودی در حال نوسان باشد، کشش کامل است قوی تریندر پایین قوس (برای آونگ به این نقطه تعادل گفته می شود) زمانی که جسم به حداکثر سرعت خود می رسد، و ضعیف تریندر بالای قوس با کاهش سرعت جسم.
   • بیایید فرض کنیم در مثال ما جسم دیگر به سمت بالا شتاب نمی گیرد، بلکه مانند یک آونگ در حال نوسان است. بگذارید طناب ما 1.5 متر طول داشته باشد و بار ما در هنگام عبور از نقطه پایین تاب با سرعت 2 متر بر ثانیه حرکت کند. اگر نیاز به محاسبه نیروی کشش در نقطه پایین قوس داشته باشیم، زمانی که بیشترین مقدار است، ابتدا باید دریابیم که آیا فشار گرانش توسط بار در این نقطه تجربه می شود، همانطور که در حالت سکون - 98 نیوتن. برای یافتن نیروی گریز از مرکز اضافی، باید موارد زیر را حل کنیم:
     • F c = m × v 2 /r
     • F c = 10 × 2 2 / 1.5
     • F c = 10 × 2.67 = 26.7 نیوتن.
     • بنابراین کشش کل 98 + 26.7 = خواهد بود 124.7 نیوتن.

4. لطفاً توجه داشته باشید که نیروی کشش ناشی از گرانش با عبور بار از قوس تغییر می کند.همانطور که در بالا ذکر شد، جهت و بزرگی نیروی گریز از مرکز با نوسانات جسم تغییر می کند. در هر صورت، اگرچه گرانش ثابت می ماند، نیروی کشش خالص ناشی از گرانشنیز در حال تغییر است. هنگامی که جسم در حال چرخش است نهدر پایین قوس (نقطه تعادل)، گرانش آن را به پایین می کشد، اما کشش آن را با زاویه به بالا می کشد. به همین دلیل، نیروی کشش باید با بخشی از نیروی گرانش مقابله کند، نه تمام آن.

   • تقسیم نیروی گرانش به دو بردار می تواند به شما در تجسم این حالت کمک کند. در هر نقطه از قوس یک جسم در حال نوسان عمودی، طناب با خطی که از نقطه تعادل و مرکز چرخش می گذرد، یک زاویه "θ" ایجاد می کند. به محض اینکه آونگ شروع به نوسان کرد، نیروی گرانشی (m × g) به 2 بردار تقسیم می شود - mgsin(θ) که به صورت مماس بر قوس در جهت نقطه تعادل و mgcos(θ) عمل می کند و موازی با نیروی کشش، اما در جهت مخالف. کشش فقط می تواند در برابر mgcos(θ) - نیرویی که به آن وارد می شود - مقاومت کند - نه کل نیروی گرانش (به جز در نقطه تعادل که همه نیروها برابر هستند).
   • فرض کنید وقتی آونگ با زاویه 15 درجه نسبت به عمود کج می شود، با سرعت 1.5 متر بر ثانیه حرکت می کند. نیروی کشش را با مراحل زیر پیدا می کنیم:
     • نسبت نیروی کشش به نیروی گرانشی (Tg) = 98cos(15) = 98(0.96) = 94.08 نیوتن
     • نیروی گریز از مرکز (F c) = 10 × 1.5 2 / 1.5 = 10 × 1.5 = 15 نیوتن
     • کشش کل = Tg + F c = 94.08 + 15 = 109.08 نیوتن.

5. اصطکاک را محاسبه کنید.هر جسمی که توسط یک طناب کشیده شود و از اصطکاک جسم دیگر (یا مایع) نیروی "ترمز" را تجربه کند، این نیرو را به کشش طناب منتقل می کند. نیروی اصطکاک بین دو جسم مانند هر موقعیت دیگری محاسبه می شود - با استفاده از معادله زیر: نیروی اصطکاک (معمولاً به صورت F r نوشته می شود) = (mu)N، که در آن mu ضریب نیروی اصطکاک بین اجسام و N است. نیروی متقابل معمول بین اجسام یا نیرویی است که با آن آنها به یکدیگر فشار می آورند. توجه داشته باشید که اصطکاک ایستا، که اصطکاک ناشی از تلاش برای وادار کردن جسم در حال سکون به حرکت است، با اصطکاک حرکتی، که اصطکاک ناشی از تلاش برای وادار کردن جسم متحرک برای ادامه حرکت است، متفاوت است.

   • بیایید فرض کنیم که بار 10 کیلوگرمی ما دیگر در حال نوسان نیست، بلکه اکنون با استفاده از طناب در امتداد یک صفحه افقی یدک می کشد. فرض کنید ضریب اصطکاک حرکت زمین 0.5 است و بار ما با سرعت ثابتی حرکت می کند، اما باید شتابی معادل 1 متر بر ثانیه به آن بدهیم. این مشکل دو تغییر مهم را ایجاد می کند - اول اینکه ما دیگر نیازی به محاسبه نیروی کشش در رابطه با گرانش نداریم، زیرا طناب ما وزنه ای را معلق نگه نمی دارد. دوم، ما باید کشش ناشی از اصطکاک و همچنین به دلیل شتاب جرم بار را محاسبه کنیم. ما باید در مورد موارد زیر تصمیم بگیریم:
     • نیروی نرمال (N) = 10 کیلوگرم و × 9.8 (شتاب گرانش) = 98 نیوتن
     • نیروی اصطکاک حرکتی (F r) = 0.5 × 98 N = 49 نیوتن
     • نیروی شتاب (F a) = 10 کیلوگرم × 1 متر بر ثانیه 2 = 10 نیوتن
     • کشش کل = F r + F a = 49 + 10 = 59 نیوتن.

   محاسبه نیروی کشش روی چند نخ

   1. وزنه های موازی عمودی را با استفاده از یک بلوک بلند کنید.قرقره ها مکانیسم های ساده ای هستند که از یک دیسک معلق تشکیل شده اند که به شما امکان می دهد جهت نیروی کشش روی طناب را تغییر دهید. در یک پیکربندی ساده قرقره، یک طناب یا کابل از یک وزنه آویزان به یک قرقره و سپس به وزنه دیگر پایین می‌رود و در نتیجه دو بخش طناب یا کابل ایجاد می‌شود. در هر صورت، کشش در هر یک از مقاطع یکسان خواهد بود، حتی اگر هر دو انتها توسط نیروهایی با قدرهای مختلف کشش داشته باشند. برای سیستمی متشکل از دو جرم که به صورت عمودی در یک بلوک معلق هستند، نیروی کشش برابر با 2g(m 1) (m 2)/(m 2 +m 1) است، که در آن "g" شتاب گرانش، "m 1" است. جرم جسم اول است، "m2" - جرم جسم دوم.

      • به موارد زیر توجه کنید: مشکلات جسمی فرض می شود بلوک ها کامل هستند- جرم ندارند، اصطکاک ندارند، نمی شکنند، تغییر شکل نمی دهند و از طناب حمایت کننده جدا نمی شوند.
      • بیایید فرض کنیم که دو وزنه داریم که به صورت عمودی در انتهای موازی یک طناب معلق هستند. وزن یک وزن 10 کیلوگرم و وزن دوم 5 کیلوگرم است. در این صورت باید موارد زیر را محاسبه کنیم:
        • T = 2 گرم (m 1) (m 2) / (m 2 + m 1)
        • T = 2 (9.8) (10) (5)/(5 + 10)
        • T = 19.6 (50)/(15)
        • T = 980/15
        • T= 65.33 نیوتن.
      • توجه داشته باشید که از آنجایی که یک وزنه سنگین تر است، همه عناصر دیگر برابر هستند، این سیستم شروع به شتاب گرفتن می کند، بنابراین وزن 10 کیلوگرمی به سمت پایین حرکت می کند و باعث بالا رفتن وزنه دوم می شود.

   2. وزنه ها را با استفاده از قرقره هایی با رشته های عمودی غیر موازی آویزان کنید.بلوک ها اغلب برای هدایت نیروی کشش در جهتی غیر از پایین یا بالا استفاده می شوند. به عنوان مثال، اگر باری به صورت عمودی از یک سر طناب معلق باشد و سر دیگر آن بار را در یک صفحه مورب نگه دارد، سیستم غیر موازی قرقره ها به شکل مثلث با گوشه هایی در نقاط طناب به خود می گیرد. بار اول، دومی و خود قرقره. در این حالت، کشش در طناب هم به گرانش و هم به مؤلفه نیروی کشش که موازی با قسمت مورب طناب است بستگی دارد.

      • فرض کنید ما یک سیستم با بار 10 کیلوگرمی (m 1) داریم که به صورت عمودی معلق است و به یک بار 5 کیلوگرمی (m2) روی صفحه شیبدار 60 درجه متصل است (این شیب بدون اصطکاک فرض می شود). برای یافتن کشش در یک طناب، ساده ترین راه این است که ابتدا معادلاتی را برای نیروهای شتاب دهنده بارها تنظیم کنید. در ادامه به این صورت عمل می کنیم:
        • وزن معلق سنگین تر است، اصطکاک وجود ندارد، بنابراین می دانیم که به سمت پایین شتاب می گیرد. کشش در طناب به سمت بالا کشیده می شود، به طوری که با توجه به نیروی حاصل F = m 1 (g) - T یا 10 (9.8) - T = 98 - T شتاب می گیرد.
        • می دانیم که جرمی در صفحه شیب دار به سمت بالا شتاب می گیرد. از آنجایی که اصطکاک ندارد، می دانیم که کشش بار را در امتداد هواپیما به سمت بالا می کشد و آن را به پایین می کشد. فقطوزن خودت مولفه نیرویی که شیب را به پایین می کشد به صورت mgsin(θ) محاسبه می شود، بنابراین در مورد ما می توانیم نتیجه بگیریم که با توجه به نیروی حاصل F = T - m 2 (g)sin(60) = T - در حال شتاب است. 5 ( 9.8) (0.87) = T - 42.14.
        • اگر این دو معادله را برابر کنیم، 98 - T = T - 42.14 به دست می آید. ما T را پیدا می کنیم و 2T = 140.14 یا به دست می آوریم T = 70.07 نیوتن.

   3. از چند رشته برای آویزان کردن شی استفاده کنید.در نهایت، بیایید تصور کنیم که جسم از یک سیستم طناب های "Y-شکل" آویزان شده است - دو طناب به سقف ثابت می شوند و در یک نقطه مرکزی به هم می رسند که طناب سوم با وزنه از آن امتداد می یابد. کشش روی طناب سوم واضح است - کشش ساده به دلیل گرانش یا m(g). کشش در دو طناب دیگر متفاوت است و با فرض اینکه سیستم در حالت سکون است، باید نیرویی برابر با نیروی گرانش به سمت بالا در حالت عمودی و صفر در هر دو جهت افقی باشد. کشش در طناب به جرم بارهای معلق و زاویه کج شدن هر طناب از سقف بستگی دارد.

      • فرض کنید در سیستم Y شکل ما وزن پایینی دارای جرم 10 کیلوگرم است و روی دو طناب آویزان است که یکی از آنها با سقف زاویه 30 درجه و دیگری 60 درجه می کند. اگر نیاز به یافتن کشش در هر یک از طناب ها داشته باشیم، باید اجزای افقی و عمودی کشش را محاسبه کنیم. برای یافتن T 1 (کشش در طناب که شیب آن 30 درجه است) و T 2 (کشش در طنابی که شیب آن 60 درجه است) باید حل کنید:
        • بر اساس قوانین مثلثات، نسبت بین T = m(g) و T 1 و T 2 برابر است با کسینوس زاویه بین هر یک از طناب ها و سقف. برای T 1، cos(30) = 0.87، مانند T 2، cos(60) = 0.5
        • کشش طناب پایین (T=mg) را در کسینوس هر زاویه ضرب کنید تا T 1 و T 2 را پیدا کنید.
        • T 1 = 0.87 × m(g) = 0.87 × 10 (9.8) = 85.26 نیوتن.
        • T 2 = 0.5 × m(g) = 0.5 × 10 (9.8) = 49 نیوتن.