Hukov Zakon i Deformacija Cvrstih Tijela _7

19
Hukov zakon Deformacija čvrstih tela

description

prezentacija

Transcript of Hukov Zakon i Deformacija Cvrstih Tijela _7

Znaaj amino kiselina u sintezi bioloki vanih jedinjenja

Hukov zakonDeformacija vrstih telaHukov zakonPromena duine tela pri istezanju ili sabijanju vrstih tela vea je ukoliko je sila koja izaziva ovu deformaciju jaa. Jo u 17. veku engleski naunikRobert Hukje eksperimentalno utvrdio da u sluaju malih deformacija vai:"Promjena duine tela upravo je jednaka sili koja dovodi do istezanja (odnosno sabijanja).

F=kl

Hukov zakonF=klgde je l promjena duine tijela pri djelovanju sile F,a k je koeficijent elastinosti.Jedinica za koeficijent elastinosti je N/m .Koeficijent elastinosti zavisi od materijala od kojeg je telo napravljeno ( vei je, recimo, za metale, nego za drvo ili beton), ali zavisi i od dimenzija tela. Merenja pokazuju da se, npr., dva tapa od istog materijala, ali razliitih dimenzija, pri delovanju iste sile ne deformiu jednako: tap se vie istegne (ili sabije) ako je dui i ako je tanji.

Hukov zakonHukov zakonKoeficijent elastinostiNormalni naponl=(Fl)/(ES)

F - sila koja dovodi do istezanjal - duina tela S povrina poprenog preseka tela na koji deluje sila;l- promena duine E - Jungov model elastinosti.

F=(ESl)/l;k=(ES)/l

S obzirom da modul elastinosti zavisi samo od materijala, a ne i od oblika i dimenzija tela, bolje je da se Hukov zakon zapisuje u obliku formule l=(Fl)/(ES).

Normalni napon brojno je jednak sili koja deluje u pravcu normale na popreni prejsek jedinine povrine: = F/SJedinica za normalni napon je N/m .Hukov zakon se moe pisati i u obliku:=/E

4Hukov zakonF=-kxRelativna promjena duine tela pri istezanjuupravo je jednaka normalnom naponu.Merna jedinica zamodul elastinosti je: N/m(paskal). Opruga(mi esto kaemofeder)je mainski . element koji se koristi za . ostvarivanje elastinih . . spojeva. Pod delovanjem . sile dolazi do deformacije . opruge, a po prestanku . delovanja sile vraaju . se u prvobitni poloaj.

Sila sa kojom se opruga opire pritisku linearno proporcionalna promeni duine opruge5Hukov zakonRestituciona-povratna silaZa deformacije du jedne x-oseOscilovanje plastinog lenjira privreno na jednom kraju

Hukov zakonF = -kxk ima veze sa Jungovim delom elastinosti

Pokazuje koliku silu treba upotrebiti da bi se telo deformisalo za jednu jedinicu duine

Hukov zakonProsto harmonijsko kretanjePod delovanjem sila koje se opisuju Hukovim zakonomTakvo oscilovanje-prosto harmonijskoOtklon iz ravnotenog poloaja-elongacijaMaksimalna elongacija-amplitudaNi period ni frekvencija ne zavise od amplitude

Deformacija vrstih telaNa prvi pogled reklo bi se da su vrsta tela otporna na svaku vrstu deformacije. Kreu se u pravcu dejstva sile i obru se pod dejstvom momenata.Deformacije vrstih tela pod dejstvom spoljanjih sila mogu biti dvojake. Ako se telo po prestanku dejstva sila vraa u prvobitan oblik kae se da je elastinovrsta tela su sastavljena od velikog broja uredjenih atoma ili molekula koji su medjusobno povezani medjumolekularnim silama. Prilikom sabijanja medju atomima se javljaju odbojne sile koje tee da ih vrate u prvobitan poloaj i obrnuto, prilikom istezanja se javljaju privlane sile medju molekulima10ElastinostNa slici je prikazana kubna reetka u kojoj su medjumolekularne sile simboliki predstavljene oprugama. Ovakav poloaj atoma ili molekula odgovara minimumu potencijalne energije kome tee sva tela u prirodi

ElastinostNa sl.(a) sila deluje normalno na povrinu tela usled ega moe doi do istezanja ili do sabijanja tela ukoliko sile deluju u suprotnom smeru.Ako sila lei u (tangencijalnoj) ravni tela, dolazi do smicanja jednog sloja tela u odnosu na drugi, tj. dolazi do deformacije smicanja kao to je prikazano na sl.(b)Hidrostatiki pritisak deluje na telo sa svih strana usled ega moe doi do promene njegove zapremine i takva vrsta deformacije naziva se zapreminska deformacija (sl.(c))

a b cElastinostZa sva tri tipa deformacije zajednika je sila koja deluje na neki deo povrine tela - napon. Pod dejstvom te sile dolazi do deformacije tela. Kao mera te deformacije uvodi se pojam relativne deformacije koji predstavlja odnos promene dimenzije tela i prvobitne dimenzije. Relativna deformacija je bezdimenziona veliina s obzirom na to da predstavlja odnos dve veliine iste prirode.Huk (Hooke) je ustanovio da je kod elastinih tela napon proporcionalan relativnoj deformaciji.Konstanta E se naziva modul elastinosti materijala.

Istezanje i sabijanjeNa slici dve sile jednakog intenziteta deluju normalno na povrinu S (popreni presek) tela pa se zato odnos

naziva normalni napon.Pod dejstvom sile F dolo je do istezanja tapa za L, pa je u ovom sluaju relativna deformacija data odnosom

Prema Hukovom zakonu je

ili

Istezanje i sabijanjeNa slici je prikazana zavisnost normalnog napona od relativne deformacije. Deo OA na krivoj predstavlja granicu proporcionalnosti i oblast vaenja Hukovog zakona. Taka B predstavlja granicu elastinosti i dalje od nje deo krive BC je oblast plastinih deformacija, u ovoj oblasti po prestanku dejstva sile telo ostaje trajno deformisano. Ukoliko bi se napon poveavao i dalje, u taki C bi dolo do kidanja materijala.

SmicanjeDruga vrsta naprezanja materijala je prikazana na slici. U odnosu na presek tela S, sile imaju tangencijalni pravac, pa tangencijalni napon predstavlja odnos

U ovom sluaju sila tei da smakne jedan sloj u poprenom preseku tela u odnosu na drugi sloj, pa se ovakav sluaj naziva naprezanje na smicanje. Relativna deformacija u sluaju smicanja iznosi

Smicanjejer je u praksi ugao mali, pa se na taj nain relativna deformacija jednostavno izraava uglom . I u ovom sluaju je relativna deformacija srazmerna tangencijalnom naponu, pa se moe pisati

ili

Konstanta proporcionalnosti Esse naziva modul elastinosti ili modul smicanja.

Zapreminska deformacijaSlika predstavlja telo koje je potopljeno u tenost, tako da napon pri ovoj vrsti deformacije odgovara pritisku kojim tenost deluje na telo podjednako u svim pravcima. Pod dejstvom sile dolazi do smanjenja zapremine tela V, tako da relativna deformacija iznosi V/V. Hukov zakon pri ovoj vrsti deformacije glasi

gde je B zapreminski moduo stiljivosti. Reciprona vrednost modula stiljivosti naziva se koeficijent stiljivosti s=1/B.

Zapreminska deformacijaModuo stiljivosti vode je 2.2*109N/m2, a gvoa je 16*1010N/m2. Na dnu Tihog okeana na prosenoj dubini 4000 m, pritisak iznosi 4.7*107N/m2. Relativna deformacija V/V, neke zapremine vode na ovoj dubini je 1.8%, dok je za neko telo od gvoa 0.025%. Ovo upravo govori o tome koliko su jake veze meu atomima reetke vrstog tela u odnosu na atome ili molekule tenosti.