Як визначити твердість пружини фізика. Послідовне з'єднання системи пружин

Якщо під впливом зовнішніх сил на тверде тіло воно деформується, то в ньому відбуваються усунення частинок вузлів кристалічних ґрат. Цьому зрушенню протистоять сили взаємодії частинок. Так виникають сили пружності, які прикладені до тіла, що зазнав деформації. Модуль сили пружності пропорційний деформації:

де - напруга при пружній деформації, K - модуль пружності, який дорівнює напрузі при відносній деформації, що дорівнює одиниці. де відносна деформація, абсолютна деформація, первісне значення величини, яка характеризувала форму або розміри тіла.

ВИЗНАЧЕННЯ

Коефіцієнтом пружностіназивають фізичну величину, яка пов'язує в законі Гука подовження, що виникає при деформації пружного тіла та силу пружності. Величина дорівнює називається коефіцієнтом пружності. Вона вказує на зміну розміру тіла під впливом навантаження при пружній деформації.

Коефіцієнт пружності залежить від матеріалу тіла, його розмірів. Так при збільшенні довжини пружини та зменшенні її товщини коефіцієнт пружності зменшується.

Модуль Юнга та коефіцієнт пружності

При поздовжній деформації, в односторонньому розтягуванні (стисненні) мірою деформації є відносне подовження, яке позначають або . При цьому модуль сили пружності визначають як:

де - модуль Юнга, який в даному випадку дорівнює модулю пружності () і характеризує пружні властивості тіла; - Початкова довжина тіла; - Зміна довжини при навантаженні. При S - площа поперечного перерізу зразка.

Коефіцієнт пружності розтягнутої (стиснутої) пружини

При розтягуванні (стиску) пружини вздовж осі X закон Гука записується як:

де - модуль проекції сили пружності; - Коефіцієнт пружності пружини, - подовження пружини. Тоді коефіцієнт пружності - це сила, яку слід докласти до пружини, щоб змінити її довжину на одиницю.

Одиниці виміру

Основною одиницею вимірювання коефіцієнта пружності у системі СІ є:

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Ми вже не раз користувалися динамометром – приладом для вимірювання сил. Познайомимося тепер із законом, що дозволяє вимірювати сили динамометром і зумовлює рівномірність його шкали.

Відомо, що під дією сил виникає деформація тіл- Зміна їх форми та/або розмірів. Наприклад, з пластиліну або глини можна виліпити предмет, форма і розміри якого зберігатимуться і після того, як ми приберемо руки. Таку деформацію називають пластичною. Однак, якщо наші руки деформують пружину, то коли ми їх приберемо, можливі два варіанти: пружина повністю відновить форму і розміри або пружина збереже залишкову деформацію.

Якщо тіло відновлює форму та/або розміри, які були до деформації, то деформація пружна. Виникаюча при цьому в тілі сила – це сила пружності, що підкоряється закону Гука:

Оскільки подовження тіла входить до закону Гука за модулем, цей закон буде справедливим не тільки при розтягуванні, а й при стисканні тіл.

Досліди показують: якщо подовження тіла мало проти його довжиною, то деформація завжди пружна;якщо подовження тіла велике в порівнянні з його довжиною, то деформація, як правило, буде пластичноїабо навіть руйнівною. Однак, деякі тіла, наприклад, гумки та пружини деформуються пружно навіть за значних змін їхньої довжини. На малюнку показано більш як дворазове подовження пружини динамометра.

Для з'ясування фізичного змісту коефіцієнта жорсткості висловимо його з формули закону. Отримаємо відношення модуля сили пружності до модуля подовження тіла. Згадаймо: будь-яке відношення показує, скільки одиниць величини чисельника посідає одиницю величини знаменника. Тому коефіцієнт жорсткості показує силу, що виникає в пружно деформованому тілі за зміни його довжини на 1 м.

1. Динамометр є...
2. Завдяки закону Гука у динамометрі спостерігається...
3. Явищем деформації тіл називають...
4. Пластично деформованим ми назвемо тіло, ...
5. Залежно від модуля та/або напрямку прикладеної до пружини сили, ...
6. Деформацію називають пружною і вважають Гука, що підкоряється закону, ...
7. Закон Гука носить скалярний характер, тому що з його допомогою можна визначити лише...
8. Закон Гука справедливий не тільки при розтягуванні, а й при стисканні тіл.
9. Спостереження та досліди з деформації різних тіл показують, що...
10. Ще з часу дитячих ігор ми добре знаємо, що...
11. Порівняно з нульовим штрихом шкали, тобто недеформованим початковим станом, справа...
12. Щоб зрозуміти фізичне значення коефіцієнта жорсткості, ...
13. В результаті виразу величини «k» ми...
14. Ще з математики початкової школи ми знаємо, що...
15. Фізичний зміст коефіцієнта жорсткості полягає в тому, що він...

Для визначення стійкості та опору до зовнішніх навантажень використовується такий параметр, як жорсткість пружини. Також він називається коефіцієнтом Гука чи пружності. По суті, характеристика жорсткості пружини визначає ступінь її надійності і залежить від матеріалу, що використовується при виробництві.

Вимірювання коефіцієнта жорсткості підлягають такі типи пружин:

• Стиснення;
• Розтягування;
• Вигину;
• Кручення.

Виготовлення пружин будь-якого типу ви.

Яку жорсткість має пружина

При виборі готових пружин, наприклад для підвіски автомобіля, визначити, яку жорсткість вона має, можна за кодом продукту або маркуванням, яке наноситься фарбою. За інших випадках розрахунок жорсткості виробляється виключно експериментальними методами.

Жорсткість пружини стосовно деформації буває величиною змінної чи постійної. Вироби, жорсткість яких при деформації залишається незмінною, називаються лінійними. А ті, які мають залежність коефіцієнта жорсткості від зміни положення витків, отримали назву «прогресивні».

У автомобілебудуванні щодо підвіски існує така класифікація жорсткості пружин:

• Зростаюча (прогресуюча). Характерна для жорсткішого ходу автомобіля.
• Зменшується (регресуюча) жорсткість. Навпаки, забезпечує «м'якість» підвіски.

Визначення величини жорсткості залежить від таких вихідних даних:

• Тип сировини, що використовується під час виготовлення;
• Діаметр витків металевого дроту (Dw);
• Діаметр пружини (до уваги береться середня величина) (Dm);
• Число витків пружини (Na).

Як розрахувати жорсткість пружини

Для розрахунку коефіцієнта жорсткості застосовується формула:

k = G * (Dw) ^ 4 / 8 * Na * (Dm) ^ 3,

де G – модуль зсуву. Цю величину можна не розраховувати, оскільки вона наведена у таблицях до різних матеріалів. Наприклад, для звичайної сталі вона дорівнює 80 гПа, для пружинної - 78,5 гПа. З формули зрозуміло, що найбільший вплив на коефіцієнт жорсткості пружини надають три величини, що залишилися: діаметр і число витків, а також діаметр самої пружини. Для досягнення необхідних показників жорсткості зміни підлягають саме ці характеристики.

Обчислити коефіцієнт жорсткості експериментальним шляхом можна за допомогою найпростіших інструментів: самої пружини, лінійки та вантажу, що впливатиме на дослідний зразок.

Визначення коефіцієнта жорсткості розтягування

Для визначення коефіцієнта жорсткості розтягування виконуються такі розрахунки.

• Вимірюється довжина пружини у вертикальному підвісі з однією вільною стороною виробу – L1;
• Вимірюється довжина пружини з підвішеним вантажем – L2. Якщо взяти вантаж масою 100гр., він впливатиме силою в 1Н (Ньютон) – величина F;
• Обчислюється різниця між останнім та першим показником довжини – L;
• Розраховується коефіцієнт пружності за такою формулою: k = F/L.

Визначення коефіцієнта жорсткості стиснення здійснюється за цією ж формулою. Тільки замість підвішування вантаж встановлюється на верхню частину вертикально встановлену пружину.

Підсумовуючи, робимо висновок, що показник жорсткості пружини є однією з суттєвих характеристик виробу, яка вказує на якість вихідного матеріалу та визначає довговічність використання кінцевого виробу.

Інструкція

При з'являється сила, що прагне відновити початкові форми та форму даного тіла. Ця сила викликана електромагнітним впливом, що виникає між атомами і молекулами речовини, з якої виготовлена ​​пружина. Ця сила називається силою пружності. Найпростіший вид – і стискування.

Відео на тему

Зверніть увагу

Виявляйте максимальну обережність під час роботи з пружиною. Вона, прагнучи розпрямитися, будь-якої миті може «вистрілити» в непередбачуваному напрямку і завдати каліцтва.

Сила тяжкості- це така сила, яка показує ступінь тяжіння тіла до Землі під силою її тяжіння. Вона залежить від маси тіла. Розрахувати силу тяжкостідосить легко.

Відео на тему

Зверніть увагу

1)Величина g у різних куточках світу трохи змінюється. Наприклад, у Москві g = 9,8154 м/с², а Каїрі g = 9,79317 м/с².
2) Варто відзначити, що прискорення вільного падіння (як наслідок, і сила тяжкості) залежить від:
- маси планети;
- Радіуса цієї планети;
- висоти тіла над поверхнею планети;
- географічне розташування на планеті - на Землі, на екваторі g = 9.78 м/с², а на полюсі 9.83 м/с²;
- від наявності корисних копалин. Наприклад - залізної руди, яка має яскраво виражені магнітні властивості.

Корисна порада

1) Не дивлячись те що, що g є величиною постійної, для технічних розрахунків користуються значенням g = 9,81 м/с².
2) Якщо йдеться про вимір ваги тіла, то чисельно він дорівнює силі тяжкості.
3) Найчастіше, коли тіло розташоване на якійсь опорі, то приймають на розгляд так звану "силу опору опори". Вона прямо пропорційна силі тяжкості, а також залежить від фізичних характеристик самої опори, до якої прикладена сила тяжіння даного тіла.

Пружини- це компонент підвіски автомобіля, які захищають автомобіль не тільки від нерівностей дороги, але й забезпечують потрібну висоту кузова над дорогою, що значною мірою впливає на керованість транспортного засобу, комфорт та його вантажопідйомність. В результаті тестів для кожного автомобіля підбирається оптимальна жорсткістьпружин підвіски під певні умови руху

Інструкція

У разі виникнення «пробоїв» підвіски вважається занадто м'якою. У таких ситуаціях автолюбителі стають нестабільними. В ідеалі зусилля пружини має дорівнювати величині, що запобігає зайвому крену кузова.
Більше жорстких пружин вимагають автомобілі, які підготовлені для гонок. У різних типах гонок одного і того ж автомобіля передбачає установки пружин з різною жорсткістью. Звертайте увагу при проходженні будь-яких поворотів на крен кузова, який при правильно підібраних пружинах повинен бути не більше двох-трьох градусів.

Для передньої та задньої підвіски підбирайте пружини за жорсткістю парами. Однак не відразу можна досягти бажаної висоти підвіски, тому що пружина сідає і в момент може «губитися», що зовсім погано. Це відбувається через нестачу несучої здатності навіть при повному стисканні, але з жорсткістью, що забезпечує необхідну висоту підвіски. Визначається це завжди легко: між витками пружини має бути проміжок менше 4 мм.

Вибирайте пружини так, щоб при заправленому зазорі між витками пружин був трохи більше 6,5 мм. Бажано встановлювати м'які пружини, хоч вони і будуть давати крен машини в допустимих межах. Застосовувати жорсткі пружини, спираючись на те, що вони знижують крен автомобіля, покращуючи керованість, як правило, некоректно.

Перевіряйте жорсткістьпружини за кодом виробу або за нанесеними мітками (штампуванням або фарбою). Також визначати жорсткістьпружин можна за допомогою ручної, підлогової ваги та мірної лінійки в кілограмах на сантиметр.
На побутові ваги підлоги укладається брусок дерева (товщина не менше 12 мм) більшої площі торця пружини, а зверху встановлюється пружина. Потім на верхній пружини кладеться другий брусок дерева та довжина пружини. За допомогою преса пружину стискають до певної величини (наприклад, 30 мм) і знімають показання ваги, обчислюючи тим самим жорсткість.

Зверніть увагу

Зусилля натискання на пружину вимірюється за показаннями ваги, але такий спосіб визначення жорсткості пружин небезпечний, так як пружина може відлетіти на досить велику відстань.

На що тільки не йдуть автолюбителі, аби покращити якість їзди. Серед численних хитромудрих прийомів є зміна закладеного в конструкції машини дорожнього просвіту. Зробити це можна, внісши зміни у розмір гвинтовий пружиниамортизатора, тобто, просто кажучи, підрізавши її. Здійснити подібне "хірургічне втручання" можна самостійно. Головне – добре продумати наслідки такої операції.

Вам знадобиться

• - кутошліфувальна машина («болгарка»);
• - ножовка по металу;
• - Набір автомобільних гайкових ключів.

Інструкція

Вирішивши виконати підрізування силами, спочатку звільніть пружини, знявши стойку. Підіб'єте по черзі кожну зі сторін автомобіля за допомогою домкрата. Від'єднайте колеса. Відкрутіть болти, за допомогою яких кріпиться нижня частина стійки. Після цього від'єднайте пружини. Всі елементи кріплення акуратно складіть в одне місце, попередньо очистивши від бруду.

Вирішіть, на величину вам потрібно буде підрізати пружини. Для цього проконсультуйтеся у фахівців автосервісу. Для суттєвої зміни просвіту знадобиться зрізати півтора-два витки. Якщо ви сумніваєтеся, спочатку вкоротите пружинина один виток і спробуйте їх. За потреби процедуру можна буде повторити. Зрізавши пружинина більше витків відразу, ви, звичайно, згодом не зможете їх відновити до необхідного рівня, тому добре подумайте, перш ніж братися за інструмент.

Безпосереднє обрізання металевого пружиниВиконуйте за допомогою кутошліфувальної («болгарки»). За її відсутності використовуйте ножівку по . Попередньо виконайте розмітку у потрібному місці. Підрізання слід намітити у верхній частині виробу. Це дозволить знизити негативні наслідки деформації оновленої пружини.

Повторіть ті самі операції для всіх пружин, намагаючись, щоб у результаті всі вони виявились одного розміру. Особливо важливо, щоб розмір підрізаних пружин збігався по осях автомобіля, щоб запобігти зниженню керованості внаслідок навіть мінімального перекосу конструкції.

Щоб запобігти грубим помилкам, використовуйте для підрізання пружин можливості автомобільної сервісної служби. Кваліфікований дозволить оцінити, наскільки бажана для вашого транспортного засобу та й виконає її на найвищому професійному рівні. Невміла підрізка пружин може надалі вимагати повної їх заміни, а отже, і непередбачених фінансових витрат.

Відео на тему

Ремонт меблів в домашніх умовах - завдання складне, але здійсненне. З одного боку, фахівець-мебляр гарантовано полагодить диван, що зламався. А з іншого боку, доставка габаритних меблів у ремонтну майстерню - дуже клопітне і дороге завдання. За великого бажання можна відремонтувати диван будинку власними силами.

Вам знадобиться

• - гайковий ключ;
• - Плоска викрутка;
• - Плоскогубці;
• - ніж для поролону;
• - Новий поролон.

Інструкція

Перед тим як розпочати ремонт, підготуйте необхідний простір. Щоб ремонт стався максимально швидко та ефективно, приготуйте всі необхідні інструменти, а також набір нових пружин на заміну. Приберіть килим або килимове покриття, покладіть товсту та щільну плівку для захисту паркету від випадкового падіння важкого інструменту або елемента конструкції дивану.

Почніть розбирання дивана з від'єднання боковин. Гайковим ключем відкрутіть кріплення, по можливості притримуючи їх від вільного падіння.

Будь-яким зручним чином промаркуйте деталі механізмів розкладання диванних площин на праву та ліву, щоб після ремонту зібрати їх у правильному порядку. Демонтуйте механізми.

Продовжуйте розбирання дивана, по черзі від'єднуючи сидіння, спинку. Якщо є піддон, потрібно демонтувати його.

Щоб зняти чохли, скористайтеся плоскогубцями та висмикніть скоби кріплення. Уникайте сильних ривків, намагайтеся все робити акуратно. В іншому випадку можна пошкодити або навіть розпороти тканину чохлів.

Починайте ремонт пружинного блоку, попередньо витягнувши матрац. Візьміть вологу ганчірку, приберіть пил і дерев'яну тирсу, яка зазвичай є в достатку в місці кріплення пружинного блоку до низу дивана.

Протестуйте всі дивані пружини. Це можна робити і без демонтажу, проте фахівці рекомендують все ж таки витягувати весь блок і визначати придатність до подальшого використання кожну пружину окремо.

Зламані пружини видаліть за допомогою плоскогубців. Встановивши нові, використовуйте меблевий поролон та стару щільну ковдру для більшої пружності пружинного блоку та збільшення термінів експлуатації. Для цього візьміть ніж, наріжте поролон і набийте ним пружинний блок, після чого накрийте ковдрою і закріпіть її по периметру за допомогою молотка і 30-40 мм цвяхів таким чином, щоб ковдра «сиділа» максимально щільно і збирала пружини, не даючи їм звалюватися в різні сторони. Таким чином, усувається головна причина поломки або надмірного розтягування диванних пружин – їхня несинхронна робота.

Джерела:

• як поміняти пружини у мерседесі

Енергія – фізичне поняття, що супроводжує будь-який рух чи діяльність. Цей параметр в умовно замкнутій системі є незмінною величиною незалежно від взаємодій між тілами, що відбуваються в ній.

Інструкція

Будь-який рух чи безпосередня взаємодія фізичних тіл супроводжується виділенням, поглинанням чи передачею механічної енергії. Елементи (тіла) механічної системи можуть перебувати в русі, або в стані спокою. У першому випадку говорять про кінетичну енергію, у другому – про потенційну. У сумі ці величини становлять повну механічну

Ви добре вчили фізику у школі? Знаєте основні фізичні закони і змогли б так просто взяти і розрахувати, наприклад, жорсткість пружини? Почнемо з теоретичних знань. Жорсткість пружини - це коефіцієнт, що зв'язує подовження пружного тіла і силу пружності, що виникає внаслідок цього подовження. Жорсткість пружини ще називають коефіцієнтом пружності або коефіцієнтом Гука, оскільки відноситься жорсткість пружини саме до закону Гука. Що ж таке сила пружності, що згадується у цьому законі? Сила пружності – це сила, що виникає при деформації тіла та протидіє цій деформації.

Математичний метод

Як визначити жорсткість пружини чи, за термінологією такої науки, як фізика, коефіцієнт жорсткості пружини? Для цього потрібно знати просту формулу, за якою вираховується жорсткість пружини. Ця формула, а точніше закон Гука, виглядає так: F = | kx |, де k - це коефіцієнт пружності пружини, x - це подовження пружини або, як її ще називають, величина деформації пружини. А величина, позначена літерою F, відповідно, сила пружності, яку ми вираховуємо. Щоб дізнатися, яка жорсткість пружини необхідно виміряти дві інші величини, зазначені у формулі, використовуючи стандартні математичні закони. Далі слід просто розв'язати рівняння з одним невідомим.

Досвідчений метод

Щоб зрозуміти, як знайти жорсткість пружини, а точніше визначити коефіцієнт жорсткості пружини досвідченим шляхом, слід зробити наступні маніпуляції. Вам необхідно деформувати тіло, додаючи до нього сили. Найпростіший вид деформації – це стиск чи розтяг. Коефіцієнт жорсткості показує саме те, яку силу необхідно додати до тіла, щоб пружно деформувати його на одиницю довжини. Ми зараз говоримо про пружну деформацію, коли тіло набуває своєї первісної форми після здійснення впливу на нього. Для того щоб провести цей наочний експеримент вам знадобляться такі речі:

• калькулятор,
• ручка,
• зошит,
• пружина,
• лінійка,
• вантаж.

Отже, один кінець пружини закріпіть вертикально, а другий залиште вільним. Виміряйте довжину пружини та запишіть результат у зошит (це буде значення x1). Підвісьте до вільного кінця пружини вантаж вагою сто грамів і знову виміряйте довжину пружини, запишіть значення (x2). Розрахуйте абсолютне подовження пружини (різниця значень x1 та x2). При невеликих стисканнях та розтягуваннях сила пружності пропорційна деформації. Тут застосовуємо Закон Гука, за яким Fупр = |kx|, де k і є коефіцієнтом жорсткості. Щоб знайти потрібний нам коефіцієнт жорсткості треба силу розтягування розділити на подовження пружини. Силу розтягування знаходимо так: Fпр = - N = -mg. Звідси випливає, що mg = kx. Отже, k = mg/x. Далі все просто: підставте відомі вам значення у формулу і знайдіть, чому дорівнює жорсткість пружини.