Lè lwa Hooke a pa ase ankò...

Dapre lwa Hooke a li te ye nan liv lekòl yo, elongasyon nan yon kò yo ta dwe dirèkteman pwopòsyonèl ak estrès la aplike. Sepandan, anpil materyèl ki gen anpil enpòtans nan teknoloji modèn ak lavi chak jou sèlman apeprè konfòme yo ak lwa sa a oswa konpòte yon fason konplètman diferan. Fizik ak enjenyè yo di ke materyèl sa yo gen pwopriyete reolojik. Etid la nan pwopriyete sa yo pral sijè a nan kèk eksperyans enteresan.

Rheology se etid la nan pwopriyete yo nan materyèl ki gen konpòtman ale pi lwen pase teyori a nan elastisite ki baze sou lwa Hooke a mansyone pi wo a. Konpòtman sa a asosye ak anpil fenomèn enteresan. Men sa yo enkli, an patikilye: reta nan retounen nan materyèl la nan eta orijinal li apre yon gout vòltaj, sa vle di, isterès elastik; ogmantasyon nan elongasyon kò a nan estrès konstan, otreman yo rele koule; oswa yon ogmantasyon miltip nan rezistans nan deformation ak dite nan yon kò okòmansman plastik, jiska aparans nan pwopriyete karakteristik materyèl frajil.

chèf parese

Yon bout nan yon règ plastik ki gen yon longè 30 cm oswa plis fiks nan machwa yo vise pou ke règ la vètikal (figi 1). Nou rejte fen anwo règ la soti nan vètikal la pa sèlman kèk milimèt epi lage li. Remake byen ke pati lib règ la osile plizyè fwa nan pozisyon ekilib vètikal la epi li retounen nan eta orijinal li (figi 1a). Osilasyon yo obsève yo Harmony, depi nan ti devyasyon grandè fòs elastik la aji kòm yon fòs k ap gide se dirèkteman pwopòsyonèl ak devyasyon nan fen règ la. Konpòtman sa a nan règ la dekri pa teyori a nan elastisite. 

Diri. 1. Etid elastik isterèz lè l sèvi avèk yon règ

1 - chèf,

2 - machwè vis, A - devyasyon nan fen règ la soti nan vètikal la

Nan dezyèm pati eksperyans lan, nou devye pwent anwo règ la pa kèk santimèt, lage li, epi obsève konpòtman li (figi 1b). Koulye a, fen sa a tou dousman retounen nan pozisyon an ekilib. Sa a se akòz depase limit elastik nan materyèl la règ. Efè sa a rele isterèz elastik. Li konsiste de retounen dousman kò a defòme nan eta orijinal li. Si nou repete dènye eksperyans sa a lè nou panche pwent anlè règ la plis toujou, nou pral jwenn ke retounen li pral pi dousman tou epi li ka pran plizyè minit. Anplis de sa, règ la pa pral retounen egzakteman nan pozisyon vètikal la epi li pral rete pèmanan koube. Efè ki dekri nan dezyèm pati eksperyans lan se jis youn nan sijè rechèch reoloji.

Retounen zwazo oswa arenyen

Pou eksperyans nan pwochen, nou pral sèvi ak yon bon mache ak fasil yo achte jwèt (pafwa menm disponib nan kontwar). Li konsiste de yon figurine plat nan fòm yon zwazo oswa lòt bèt, tankou yon arenyen, ki konekte pa yon braslè long ak yon manch ki gen fòm bag (figi 2a). Tout jwèt la fèt ak yon materyèl rezistan, ki sanble ak kawotchou ki yon ti kras kolan nan manyen la. Kasèt la ka lonje trè fasil, ogmante longè li plizyè fwa san yo pa chire li. Nou fè yon eksperyans toupre yon sifas ki lis, tankou glas glas oswa yon miray mèb. Avèk dwèt yo nan yon men, kenbe manch lan epi fè yon vag, kidonk voye jwèt la sou yon sifas ki lis. Ou pral remake ke Figurine a kole sou sifas la ak kasèt la rete tach. Nou kontinye kenbe manch lan ak dwèt nou pandan plizyè dizèn segonn oswa plis.

Diri. 2. Yon egzanp vivan isterèz elastik, yo montre lè l sèvi avèk yon kwa retounen

1 - Figurine Spider, 2 - Band kawotchou,

3 - manch, 4 - palmis, 5 - sifas

Apre kèk tan, nou remake ke figi a pral sibitman soti nan sifas la epi, atire pa yon kasèt chalè retresi, pral byen vit retounen nan men nou an. Nan ka sa a, tankou nan eksperyans anvan an, gen tou yon pouri dousman nan vòltaj, sa vle di, isterès elastik. Fòs elastik yo nan kasèt la lonje simonte fòs yo nan Adhesion nan modèl la nan sifas la, ki febli sou tan. Kòm yon rezilta, figi a retounen nan men an. Materyèl la nan jwèt yo itilize nan eksperyans sa a se rele pa rheologists viskoelastik. Non sa a jistifye pa lefèt ke li montre tou de pwopriyete kolan - lè li kole sou yon sifas ki lis, ak pwopriyete elastik - akòz ki li kraze lwen sifas sa a epi retounen nan eta orijinal li.

moun ki desann

Foto 1. Yon figurine k ap desann nan yon miray vètikal se tou yon gwo egzanp isterèz elastik.

Eksperyans sa a pral itilize tou yon jwèt ki disponib fasilman ki fèt ak materyèl viskoelastik (foto 1). Li fèt nan fòm yon figi nan yon nonm oswa yon arenyen. Nou jete jwèt sa a ak manm deplwaye epi yo vire tèt anba sou yon sifas vètikal plat, de preferans sou yon vè, glas oswa miray mèb. Yon objè jete kole sou sifas sa a. Apre kèk tan, dire a ki depann, pami lòt bagay, sou brutality nan sifas la ak vitès la nan voye, tèt la nan jwèt la vini. Sa rive kòm rezilta sa ki te diskite pi bonè. isterèz elastik ak aksyon an nan pwa a nan figi a, ki ranplase fòs la elastik nan senti a, ki te prezan nan eksperyans anvan an.

Anba enfliyans pwa, pati detache nan jwèt la pliye desann epi kraze pi lwen jiskaske pati a ankò manyen sifas vètikal la. Apre manyen sa a, pwochen kole figi a sou sifas la kòmanse. Kòm yon rezilta, figi a pral kole ankò, men nan yon pozisyon tèt-desann. Pwosesis ki dekri anba a yo repete, ak figi yo altènativman chire nan pye yo ak Lè sa a, tèt la. Efè a se ke figi a desann sou yon sifas vètikal, fè vire espektakilè.

Plastilin likid

Diri. 3. Tès koule plastilin

a) sitiyasyon inisyal, b) sitiyasyon final;

1 - palmis, 2 - pati anwo nan plastilin,

3 - endikatè, 4 - konstriksyon, 5 - moso plastilin chire

Nan sa a ak plizyè eksperyans ki vin apre, nou pral sèvi ak plastilin ki disponib nan magazen jwèt, ke yo rekonèt kòm "ajil majik" oswa "tricolin". Nou bat yon moso plastilin nan yon fòm ki sanble ak yon altèr, apeprè 4 cm nan longè ak yon dyamèt pati ki pi epè nan 1-2 cm ak yon dyamèt rediksyon apeprè 5 mm (figi 3a). Nou pwan bòdi a ak dwèt nou nan fen anwo pati ki pi epè a epi kenbe li san mouvman oswa kwoke li vètikal akote makè ki enstale a ki endike ki kote pwent ki pi ba a pi epè a.

Obsève pozisyon nan pwent ki pi ba nan plastilin nan, nou sonje ke li ap deplase tou dousman desann. Nan ka sa a, se pati mitan an nan plastilin nan konprese. Pwosesis sa a rele koule oswa ranpe nan materyèl la epi li konsiste nan ogmante elongasyon li anba aksyon estrès konstan. Nan ka nou an, se estrès sa a ki te koze pa pwa a nan pati ki pi ba nan altèr nan plastilin (figi 3b). Soti nan yon pwen de vi mikwoskopik aktyèl sa a se rezilta yon chanjman nan estrikti a nan materyèl la sibi chaj pou yon tan ase. Nan yon pwen, fòs la nan pati a flèch tèlman piti ke li kraze anba pwa a nan pati ki pi ba nan plastilin nan pou kont li. Pousantaj koule a depann de anpil faktè, ki gen ladan kalite materyèl la, kantite lajan an ak metòd pou aplike estrès sou li.

Plastilin nou itilize a trè sansib a koule, epi nou ka wè li ak je toutouni nan jis kèk dizèn de segonn. Li vo ajoute ke ajil majik te envante pa aksidan nan peyi Etazini, pandan Dezyèm Gè Mondyal la, lè yo te fè tantativ yo pwodwi yon materyèl sentetik apwopriye pou pwodiksyon an nan kawotchou pou machin militè yo. Kòm yon rezilta nan polymerization enkonplè, yo te jwenn yon materyèl nan ki yon sèten kantite molekil yo te debloke, ak lyezon ant lòt molekil ka fasilman chanje pozisyon yo anba enfliyans a faktè ekstèn. Lyen "rebondi" sa yo kontribye nan pwopriyete yo etonan nan ajil rebondi.

boul ki pèdi

Diri. 4. Mete pou teste plastilin pou gaye ak detant estrès:

a) sitiyasyon inisyal, b) sitiyasyon final; 1 - boul asye,

2 - veso transparan, 3 - plastilin, 4 - baz

Koulye a, peze plastilin majik la nan yon ti veso transparan, louvri nan tèt la, asire w ke pa gen okenn bul lè ladan l (figi 4a). Wotè ak dyamèt veso a ta dwe plizyè santimèt. Mete yon boul asye sou 1,5 cm an dyamèt nan sant la nan sifas la anwo nan plastilin nan.Nou kite veso a ak boul la pou kont li. Chak kèk èdtan nou obsève pozisyon boul la. Remake byen ke li ale pi fon ak pi fon nan plastilin nan, ki, nan vire, ale nan espas ki anwo sifas la nan boul la.

Apre yon tan ase long, ki depann de: pwa boul la, ki kalite plastilin itilize, gwosè boul la ak chodyè a, tanperati anbyen, nou remake ke boul la rive nan pati anba a. Espas ki anlè boul la pral konplètman ranpli ak plastilin (figi 4b). Eksperyans sa a montre ke materyèl la ap koule ak soulajman estrès.

Sote plastilin

Fòme yon boul nan playdough majik epi byen vit jete l sou yon sifas difisil tankou etaj la oswa miray la. Nou remake ak sipriz ke plastilin nan rebondi sou sifas sa yo tankou yon boul kawotchou bouncy. Glèz majik se yon kò ki ka montre tou de pwopriyete plastik ak elastik. Sa depann de konbyen vit chaj la pral aji sou li.

Lè estrès yo aplike tou dousman, tankou nan ka a nan kneading, li montre pwopriyete plastik. Nan lòt men an, lè fòs aplike rapidman, ki rive lè li fè kolizyon ak yon etaj oswa yon miray, plastilin montre pwopriyete elastik. Ka ajil majik yo rele yon ti tan yon kò plastik-elastik.

Plastilin tensile

Foto 2. Efè a nan ralanti etann nan ajil majik (longè a nan fib la lonje se apeprè 60 cm)

Fwa sa a, fòme yon silenn plastilin majik sou 1 cm an dyamèt ak kèk santimèt nan longè. Pran tou de bout ak dwèt men dwat ak men gòch ou epi mete roulo a orizontal. Lè sa a, nou tou dousman gaye bra nou sou kote sa yo nan yon liy dwat, kidonk sa ki lakòz silenn lan detire nan direksyon axial la. Nou santi ke plastilin nan ofri prèske pa gen okenn rezistans, epi nou remake ke li etwat nan mitan an.

Longè silenn plastilin an ka ogmante a plizyè dizèn santimèt, jiskaske yon fil mens fòme nan pati santral li, ki pral kraze sou tan (foto 2). Eksperyans sa a montre ke pa dousman aplike estrès nan yon kò plastik-elastik, yon moun ka lakòz yon gwo deformation san yo pa detwi li.

plastilin difisil

Nou prepare silenn majik plastilin nan menm jan ak eksperyans anvan an epi vlope dwèt nou nan pwent li yo menm jan an. Èske w gen konsantre atansyon nou an, nou gaye bra nou sou kote yo pi vit ke posib, vle sevè detire silenn lan. Li sanble ke nan ka sa a nou santi yon rezistans trè wo nan plastilin, ak silenn lan, etonan, pa long ditou, men kraze nan mwatye longè li yo, tankou si koupe ak yon kouto (foto 3). Eksperyans sa a montre tou ke nati a nan deformation nan yon kò plastik-elastik depann sou pousantaj la nan aplikasyon estrès.

Plastilin se frajil tankou vè

Foto 3. Rezilta etann rapid nan plastilin majik - ou ka wè anpil fwa mwens elongasyon ak yon kwen byen file, ki sanble ak yon krak nan yon materyèl frajil.

Eksperyans sa a montre menm pi klè ki jan pousantaj estrès afekte pwopriyete yon kò plastik-elastik. Fòme yon boul ki gen yon dyamèt apeprè 1,5 cm nan ajil majik epi mete l sou yon baz solid, masiv, tankou yon plak asye lou, anvil, oswa etaj konkrè. Dousman frape boul la ak yon mato ki peze omwen 0,5 kg (Fig. 5a). Li sanble ke nan sitiyasyon sa a boul la konpòte li tankou yon kò plastik ak plati soti apre yon mato tonbe sou li (figi 5b).

Fòme plastilin plat la nan yon boul ankò epi mete l sou plak la tankou anvan. Ankò nou frape boul la ak yon mato, men fwa sa a nou eseye fè li pi vit posib (figi 5c). Li sanble ke boul la plastilin nan ka sa a konpòte li kòm si li te fè nan yon materyèl frajil, tankou vè oswa porselèn, ak sou enpak li kraze an moso nan tout direksyon (figi 5d).

Machin tèmik sou bann kawotchou pharmaceutique

Estrès nan materyèl reolojik ka redwi lè yo ogmante tanperati yo. Nou pral sèvi ak efè sa a nan yon motè chalè ak yon prensip operasyon etone. Pou rasanble li, w ap bezwen: yon bouchon vis bokal fèblan, yon douzèn oswa yon seri kawotchou kout, yon gwo zegwi, yon moso rektangilè nan fèy metal mens, ak yon lanp ki gen yon anpoul trè cho. Yo montre konsepsyon motè a nan Fig. 6. Pou rasanble li, koupe pati mitan an nan kouvèti a pou yo jwenn yon bag.

Diri. 5. Metòd pou demontre plastilin ak pwopriyete frajil nan plastilin

a) dousman frape boul la b) dousman frape

c) yon frape rapid sou boul la, d) efè yon frape rapid;

1 - boul plastilin, 2 - plak solid ak masiv, 3 - mato,

v - vitès mato

Nan sant bag sa a nou mete yon zegwi, ki se aks la, epi mete bann elastik sou li pou ke nan mitan longè li yo repoze kont bag la epi yo fòtman lonje. Gwoup elastik yo ta dwe mete simetrik sou bag la, kidonk, yo jwenn yon wou ak reyon ki fòme ak bann elastik. Pliye yon moso metal nan yon fòm kranpon ak bra yo lonje, sa ki pèmèt ou mete sèk la te fè deja ant yo epi kouvri mwatye nan sifas li. Sou yon bò nan cantilever a, nan tou de nan kwen vètikal li yo, nou fè yon dekoupaj ki pèmèt nou mete aks wou a nan li.

Mete aks wou a nan dekoupaj sipò a. Nou vire wou a ak dwèt nou epi tcheke si li balanse, i.e. èske li kanpe nan nenpòt pozisyon. Si sa a se pa ka a, balanse wou a pa yon ti kras deplase plas la kote bann kawotchou yo rankontre bag la. Mete bracket la sou tab la epi limine pati sèk la ki soti nan ark li yo ak yon lanp trè cho. Li sanble ke apre yon ti tan wou a kòmanse vire.

Rezon ki fè mouvman sa a se chanjman konstan nan pozisyon sant mas wou an kòm rezilta yon efè ki rele rheologists. detant estrès tèmik.

Detant sa a baze sou lefèt ke yon materyèl elastik trè ensiste lè chofe. Nan motè nou an, materyèl sa a se wou-bò kawotchou ki soti nan bracket bracket la ak chofe pa yon anpoul limyè. Kòm yon rezilta, sant la nan mas nan wou a deplase sou bò ki kouvri pa bra sipò yo. Kòm yon rezilta nan wotasyon an nan wou a, bann yo kawotchou chofe tonbe ant bra yo nan sipò a ak refwadi, depi gen yo kache nan anpoul la. Gom refwadi alonje ankò. Sekans nan pwosesis ki dekri asire wotasyon an kontinyèl nan wou an.

Se pa sèlman eksperyans espektakilè

Diri. 6. Desen an nan yon motè chalè te fè nan bann kawotchou pharmaceutique

a) View bò

b) seksyon pa yon plan axial; 1 - bag, 2 - zegwi, 3 - gonm pharmaceutique,

4 - bracket, 5 - dekoupaj nan bracket la, 6 - anpoul

Koulye a, reoloji se yon domèn k ap devlope rapidman ki enterese tou de fizisyen ak espesyalis nan domèn syans teknik. Fenomèn reolojik nan kèk sitiyasyon ka gen yon efè negatif sou anviwònman an kote yo rive epi yo dwe pran an konsiderasyon, pou egzanp, lè konsepsyon gwo estrikti asye ki defòme sou tan. Yo soti nan gaye nan materyèl la anba aksyon an nan chaj aji ak pwa pwòp li yo.

Mezi egzat sou epesè fèy kòb kwiv mete ki kouvri twati yo apik ak fenèt vitye nan legliz istorik yo te montre ke eleman sa yo pi epè nan pati anba a pase nan tèt la. Sa a se rezilta a aktyèltou de kwiv ak vè anba pwòp pwa yo pou plizyè santèn ane. Fenomèn reolojik yo itilize tou nan anpil teknoloji manifakti modèn ak ekonomik. Yon egzanp se resiklaj plastik. Pifò pwodwi ki fèt ak materyèl sa yo kounye a fabrike pa extrusion, desen ak bòdi kònen. Sa a se fè apre chofe materyèl la ak aplike presyon sou li nan yon pousantaj ki apwopriye chwazi. Kidonk, pami lòt bagay, FOIL, branch bwa, tiyo, fib, osi byen ke jwèt ak pati machin ak fòm konplèks. Avantaj trè enpòtan nan metòd sa yo se pri ki ba ak ki pa fatra.