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) DEFORMACE TVÁRNÁ (PLASTICKÁ) V praxi se většinou projevují obě deformace současně. 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 Deformace tlakem Obrázek 2: deformace tlakem 1/6
Deformace ohybem Obrázek 3: deformace ohybem Deformace smykem Obrázek 4: deformace smykem Deformace kroucením (deformace krutem) Obrázek 5: deformace kroucením V praxi se častěji projevují deformace složené z několika jednotlivých deformací. Příklad 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 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. 3/6
V praxi se závislost mezi normálovým napětím na prodloužením tělesa ε zjišťuje pomocí trhacího stroje. u E k p 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) Učebnice [01] kapitola 5.5 Deformace pevného tělesa, úloha 2 2) Učebnice [01] kapitola 5.6 Síla pružnosti. Normálové napětí, řešený příklad 3) Učebnice [01] kapitola 5.6 Síla pružnosti. Normálové napětí, úloha 2, 2, 3, 4, 5 4) Učebnice [01] kapitola 5.7 Hookův zákon pro pružnou deformaci tahem, úloha 3, 4, 6 4/6
DOMÁCÍ ÚKOL 1) Sbírka [02] kapitola 3.4. Pevné látky, úloha 120, 121, 122 2) Rozlište deformace uvedených těles: a) Píst spalovacího motoru b) Vodorovné nosné trubky lešení c) Svislé nosné trubky lešení d) Lano jeřábu nesoucí břemeno e) Hřídel parní turbíny f) Prkno při skoku do vody g) Stropní panel h) Klempířský plech na stříhání plechu i) Nosník upevněný na obou koncích 3) Vypočítejte napětí v tlaku na chodník, majíli oba podpatky bot ženy o hmotnosti 60kg obsah 2 2cm. Jak vysoká by musela být cihlová zeď délky 2,5m a tloušťky 30cm, aby vzniklo stejné napětí? Hustota cihel je 2200. 3 kg m. 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 8071962007 [02] LEPIL Oldřich a kolektiv. Fyzika Sbírka úloh pro střední školy. Dotisk 3. vydání. Praha: Prometheus, 2007. ISBN 9788071962663 [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/120px Mechanika_tah.svg.png +Obrázek č. 2: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/09/mechanika_tlak.svg/120px Mechanika_tlak.svg.png Obrázek č. 3: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/mechanika_ohyb.svg/111px Mechanika_ohyb.svg.png Obrázek č. 4: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e8/mechanika_smyk.svg/120px Mechanika_smyk.svg.png Obrázek č. 5: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/da/mechanika_krouceni.svg/120px Mechanika_krouceni.svg.png METODICKÝ LIST Název školy Masarykovo gymnázium Vsetín Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0487 Autor Mgr. Dagmar Horká Název šablony III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název DUMu MGV_F_SS_1S3_D14_Z_MOLFYZ_Deformace pevného tělesa, normálové napětí, hookův zákon_pl Stupeň a typ vzdělávání Gymnaziální vzdělávání Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Molekulová fyzika a termika Deformace pevného tělesa, normálové napětí, Hookův zákon Druh učebního materiálu Pracovní list žák Cílová skupina Žák, 15 19 let Anotace Pracovní list určen do výuky studentům, podklad pro vlastní poznámky/sešit, náplň: deformace, typy deformací, síla pružnosti, normálové napětí, Hookův zákon Vybavení, pomůcky Trhací tyče Klíčová slova Fyzika, vlastnosti pevných látek, deformace, typy deformací, síla pružnosti, normálové napětí, Hookův zákon Datum 27.10.2012 6/6