A rugóállandó definíciója és képlete

A test, különösen a rugó deformációja következtében fellépő rugalmas erő (), amely a deformálható test részecskéinek mozgásával ellentétes irányba irányul, arányos a rugó megnyúlásával:

Ez függ a test alakjától, méreteitől, az anyagtól, amelyből a test készült (rugó).

Néha a merevségi együtthatót D és c betűkkel jelölik.

A rugó merevségi együtthatójának értéke jelzi a rugó ellenállását a terhelésekkel szemben, és azt, hogy mekkora az ellenállása kitettség esetén.

Rugós csatlakozások merevségi együtthatója

Ha bizonyos számú rugót sorba kötnek, akkor egy ilyen rendszer teljes merevsége a következőképpen számítható ki:

Abban az esetben, ha n párhuzamosan kapcsolt rugóval van dolgunk, akkor a kapott merevséget a következőképpen kapjuk:

Tekercsrugó állandó

Vegyünk egy spirál alakú rugót, amely kör keresztmetszetű huzalból készül. Ha a rugó deformációját a rugalmas erők hatására bekövetkező elemi eltolódások halmazának tekintjük, akkor a merevségi együttható a következő képlettel számítható ki:

hol a rugó sugara, a rugó meneteinek száma, a huzal sugara, a nyírási modulus (anyagtól függő állandó).

Egységek

A merevségi együttható alapvető mértékegysége az SI rendszerben:

Példák problémamegoldásra

hu.solverbook.com

Rugalmas együttható – Vegyész kézikönyv 21

Rizs. 61. A savanyú devon olaj megrepedt maradékából egy kockában nyert és 1300 °C-on 5 órán át kalcinált koksz rugalmas tágulási együtthatója

mylink" data-url="http://chem21.info/info/392465/">chem21.info A rugalmasság elméletének elemei | a hegesztés világa Bevezetés A külső erők hatására bármely szilárd test megváltoztatja alakját - deformálódik. Az erőhatás megszűnésével megszűnő alakváltozást rugalmasnak nevezzük. Amikor a test rugalmasan deformálódik, belső rugalmas erők lépnek fel, amelyek hajlamosak arra, hogy a testet visszaállítsák eredeti alakjába. Ezen erők nagysága arányos a test deformációjával. Szakító és nyomó alakváltozás A minta eredő megnyúlása (Δl) a hatás alatt külső erő(F) az értékkel arányos működő erő, kezdeti hossz (l) és fordítottan arányos a keresztmetszeti területtel (S) - Hooke törvénye: Az E értéket az első típusú rugalmassági modulusnak vagy Young-modulusnak nevezzük, és az anyag rugalmassági tulajdonságait jellemzi. Az F / S \u003d p értéket feszültségnek nevezzük. A tetszőleges hosszúságú és metszetű rudak (mintadarabok) alakváltozását a relatív hosszanti alakváltozásnak nevezett értékkel jellemezzük, ε = Δl/l. Hooke törvénye bármilyen alakú mintára: 2) Young modulusa numerikusan egyenlő azzal a feszültséggel, amely megkétszerezi a minta hosszát. A minta szakadása azonban sokkal kisebb feszültségeknél következik be. Az 1. ábra grafikusan mutatja p kísérleti függését ε-tól, ahol pmax a végszilárdság, azaz. feszültség, amelynél a rúdon lokális szűkület (nyak) keletkezik, a ptech a folyáshatár, i.e. a feszültség, amelynél a fluiditás megjelenik (azaz a deformáció növekedése a deformáló erő növekedése nélkül), a pupr a rugalmassági határ, azaz. feszültség, amely alatt a Hooke-törvény érvényes (értsd: egy erő rövid távú hatását). Az anyagokat ridegekre és képlékenyekre osztják. A rideg anyagok nagyon alacsony relatív nyúlásnál bomlanak le. A rideg anyagok általában jobban ellenállnak a nyomásnak, mint a feszültségnek törés nélkül. A húzó alakváltozással együtt a minta átmérőjének csökkenése figyelhető meg. Ha Δd a minta átmérőjének változása, akkor az ε1 = Δd/d relatív keresztirányú alakváltozást szokták nevezni. A tapasztalat azt mutatja, hogy |ε1/ε| Az abszolút érték μ = |ε1/ε| keresztirányú alakváltozási aránynak vagy Poisson-aránynak nevezzük. A nyírás olyan deformáció, amelyben a test egy bizonyos síkkal párhuzamos összes rétege elmozdul egymáshoz képest. Nyírás közben a deformált minta térfogata nem változik. Az AA1 szakaszt (2. ábra), amelyen az egyik sík eltolódott a másikhoz képest, abszolút eltolódásnak nevezzük. Kis nyírási szögeknél az α ≈ tg α = AA1/AD szög jellemzi a relatív alakváltozást, és ezt relatív nyírásnak nevezzük. ahol a G együtthatót nyírási modulusnak nevezzük. Az anyag összenyomhatósága A test átfogó összenyomása a test térfogatának ΔV-vel történő csökkenéséhez és rugalmas erők megjelenéséhez vezet, amelyek hajlamosak a testet eredeti térfogatára visszaállítani. Az összenyomhatóság (β) egy olyan érték, amely számszerűen egyenlő a test térfogatának ΔV / V relatív változásával, amikor a felület normálja mentén ható feszültség (p) eggyel változik. Az összenyomhatóság reciprokát ömlesztett modulusnak (K) nevezzük. A testtérfogat ΔV változását ΔP átfogó nyomásnövekedéssel a képlet számítja ki Elasztikus állandók közötti kapcsolatok A Young-modulus, a Poisson-féle arány, a térfogati modulus és a nyírási modulus az alábbi egyenletekkel függ össze: amelyek két ismert rugalmassági jellemző szerint első közelítésben lehetővé teszik a többi kiszámítását. A rugalmas alakváltozás potenciális energiáját a képlet határozza meg A rugalmassági modulus mértékegységei: N/m2 (SI), dyne/cm2 (CGS), kgf/m2 (MKGSS) és kgf/mm2. 1 kgf/mm2 = 9,8 106 N/m2 = 9,8 107 dynes/cm2 = 10-6 kgf/m2 Alkalmazás 1. táblázat – Egyes anyagok szakítószilárdsága (kg/mm2) Anyag Szakítószilárdságfeszültségben a kompresszióban Amino réteges 8 20 Bakelit 2–3 8–10 Konkrét - 0,5–3,5 Viniplast 4 8 Getinaks 15–17 15–18 Gránit 0,3 15–26 Grafit 0,5–1,0 1,6–3,8 Tölgy (15% páratartalom mellett) a szemek mentén 9,5 5 Tölgy (15%-os páratartalom mellett) a szemeken - 1,5 Tégla - 0,74–3 sárgaréz, bronz 22–50 - Jég (0 °С) 0,1 0,1–0,2 Polyfoam csempézett 0,06 - Poliakrilát (plexi) 5 7 Polisztirol 4 10 Fenyő (15% nedvességtartalom mellett) a szemek mentén 8 4 Fenyő (15%-os nedvességtartalommal) a szemeken - 0,5 Szerkezeti acél 38–42 - Szilícium-króm-mangán acél 155 - Szénacél 32–80 - Sínacél 70–80 - Textolit PTK 10 15–25 Fenoplaszt textolit 8–10 10–26 Fluoroplaszt-4 2 - Cellon 4 16 Celluloid 5–7 - Fehér öntöttvas - 175-ig Öntöttvas szürke finomszemcsés 21–25 140-ig Öntöttvas szürke rendes 14–18 60–100 2. táblázat - Rugalmassági modulusok és Poisson-hányadok Anyag megnevezése Young-modulus E,107 N/m2 Nyírási modulus G,107 N/m2 Poisson-arányμ Alumínium 6300–7000 2500–2600 0,32–0,36 Konkrét 1500–4000 700–1700 0,1–0,15 Bizmut 3200 1200 0,33 Bronz alumínium, öntvény 10300 4100 0,25 Bronz foszfor hengerelt 11300 4100 0,32–0,35 Gránit, márvány 3500–5000 1400–4400 0,1–0,15 Duralumínium hengerelt 7000 2600 0,31 A mészkő sűrű 3500 1500 0,2 Invar 13500 5500 0,25 Kadmium 5000 1900 0,3 Radír 0,79 0,27 0,46 Kvarcszál (olvasztott) 7300 3100 0,17 Constantan 16000 6100 0,33 Hajó hengerelt sárgaréz 9800 3600 0,36 Manganin 12300 4600 0,33 Réz hengerelt 10800 3900 0,31–0,34 Hidegen húzott réz 12700 4800 0,33 Nikkel 20400 7900 0,28 Plexiüveg 525 148 0,35 Lágy vulkanizált gumi 0,15–0,5 0,05–0,15 0,46–0,49 Ezüst 8270 3030 0,37 Ötvözött acélok 20600 8000 0,25–0,30 Szénacélok 19500–20500 800 0,24–0,28 Üveg 4900–7800 1750–2900 0,2–0,3 Titán 11600 4400 0,32 Celluloid 170–190 65 0,39 Cink hengerelt 8200 3100 0,27 Öntöttvas fehér, szürke 11300–11600 4400 0,23–0,27 3. táblázat - Folyadékok összenyomhatósága különböző hőmérsékleteken Anyaghőmérséklet, °C Nyomástartományban, atm Összenyomhatóság β, 10-6 atm-1 Aceton 14,2 9–36 111 0 100–500 82 0 500–1000 59 0 1000–1500 47 0 1500–2000 40 Benzol 16 8–37 90 20 99–296 78,7 20 296–494 67,5 Víz 20 1–2 46 Glicerin 14,8 1–10 22,1 Ricinusolaj 14,8 1–10 47,2 Kerozin 1 1–15 67,91 16,1 1–15 76,77 35,1 1–15 82,83 52,2 1–15 92,21 72,1 1–15 100,16 94 1–15 108,8 Kénsav 0 1–16 302,5 Ecetsav 25 92,5 81,4 Kerozin 10 1–5,25 74 100 1–5,25 132 Nitrobenzol 25 192 43,0 Olivaolaj 14,8 1–10 56,3 20,5 1–10 63,3 Paraffin (olvadáspontja 55 °C) 64 20–100 83 100 20–400 24 185 20–400 137 Higany 20 1–10 3,91 Etanol 20 1–50 112 20 50–100 102 20 100–200 95 20 200–300 86 20 300–400 80 100 900–1000 73 Toluol 10 1–5,25 79 20 1–2 91,5 weldworld.com Rugalmas együttható - WiKi hu-wiki.org Rugalmassági együttható – Wikipédia. A k1,k2,...,kn.(\displaystyle k_(1),k_(2),...,k_(n) merevséggel n(\displaystyle n) rugó van sorba kapcsolva.) Hooke törvényéből ( F=−kl(\displaystyle F=-kl) , ahol l a kiterjesztés) ebből következik, hogy F=k⋅l.(\displaystyle F=k\cdot l.) Az egyes rugók kiterjesztésének összege egyenlő a teljes kapcsolat teljes kiterjesztése l1+l2+ ...+ln=l.(\displaystyle l_(1)+l_(2)+...+l_(n)=l.) Minden rugónak ugyanaz az F erő hat.(\displaystyle F.) A Hooke-törvény szerint F=l1⋅k1=l2⋅k2=...=ln⋅kn.(\displaystyle F=l_(1)\cdot k_(1)=l_(2)\cdot k_(2)=...=l_(n)\cdot k_(n).) Az előző kifejezésekből származtatjuk: l=F/k,l1=F/k1 ,l2 =F/k2,...,ln=F/kn.(\displaystyle l=F/k,\quad l_(1)=F/k_(1),\quad l_(2)=F/k_ (2 ),\quad ...,\quad l_(n)=F/k_(n).) Ha ezeket a kifejezéseket behelyettesítjük (2)-be és elosztjuk F-vel,(\displaystyle F,) 1/k=1-et kapunk. /k1+ 1/k2+...+1/kn,(\displaystyle 1/k=1/k_(1)+1/k_(2)+...+1/k_(n)), aminek bizonyított. http-wikipedia.ru Poisson-arány képlete és példák A Poisson-hányados definíciója és képlete Térjünk rá az alakváltozás figyelembevételére szilárd test. A vizsgált folyamat során a test mérete, térfogata és gyakran alakja megváltozik. Tehát egy tárgy relatív hosszanti nyúlása (összenyomódása) a relatív keresztirányú szűkülésével (tágulásával) következik be. Ebben az esetben a hosszirányú deformációt a következő képlet határozza meg: ahol a minta hossza a deformáció előtt, a hossz változása terhelés alatt. A feszítés (kompresszió) során azonban nemcsak a minta hossza változik, hanem a test keresztirányú méretei is. A keresztirányú deformációt a relatív keresztirányú szűkülés (tágulás) nagysága jellemzi: ahol a minta hengeres részének deformáció előtti átmérője (a minta keresztirányú mérete). Empirikusan megállapítottuk, hogy rugalmas alakváltozások esetén a következő egyenlőség áll fenn: A Poisson-arány a Young-modulussal (E) együtt az anyag rugalmassági tulajdonságainak jellemzője. Poisson-arány térfogati alakváltozásnál Ha a térfogati alakváltozási együtthatót () egyenlőnek tekintjük: ahol a test térfogatának változása, a test kezdeti térfogata. Ekkor rugalmas alakváltozások esetén az összefüggés teljesül: A (6) képletben gyakran elvetik a kis megrendelések kifejezéseket, és a következő formában használják: Izotróp anyagok esetén a Poisson-hányadosnak a következő értékeken belül kell lennie: A Poisson-hányados negatív értékeinek megléte azt jelenti, hogy a tárgy keresztirányú méretei a nyújtás során növekedhetnek. Ez lehetséges fizikai és kémiai változások jelenlétében a test deformációjának folyamatában. A nullánál kisebb Poisson-hányados anyagokat auxetikumoknak nevezzük. A Poisson-hányados maximális értéke a rugalmasabb anyagok jellemzője. Minimális értéke a törékeny anyagokra vonatkozik. Tehát az acélok Poisson-aránya 0,27-0,32. A gumi Poisson-aránya 0,4 és 0,5 között változik. Poisson-arány és képlékeny alakváltozás A (4) kifejezés plasztikus alakváltozásokra is érvényes, azonban ebben az esetben a Poisson-hányados az alakváltozás nagyságától függ: Az alakváltozás növekedésével és jelentős képlékeny alakváltozások előfordulásával Kísérletileg megállapították, hogy a képlékeny alakváltozás az anyag térfogatának változása nélkül megy végbe, mivel ez a fajta alakváltozás az anyag rétegeinek eltolódása miatt következik be. Egységek Poisson-arány az fizikai mennyiség, amelynek nincs dimenziója. Példák problémamegoldásra hu.solverbook.com Poisson-arány – WiKi Ez a cikk egy olyan paraméterről szól, amely egy anyag rugalmas tulajdonságait jellemzi. A termodinamikai koncepcióval kapcsolatban lásd: Adiabatikus kitevő. A Poisson-arány (jelölése ν(\displaystyle \nu ) vagy μ(\displaystyle \mu )) a relatív keresztirányú összenyomás és a relatív hosszanti feszültség aránya. Ez az együttható nem a test méretétől függ, hanem annak az anyagnak a természetétől, amelyből a minta készül. A Poisson-hányados és a Young-modulus teljes mértékben jellemzi az izotróp anyagok rugalmas tulajdonságait. Mérettelen, de relatív mértékegységben adható meg: mm/mm, m/m. Homogén rúd húzóerő alkalmazása előtt és után. Egy homogén rúdra alkalmazzunk húzóerőket. Az ilyen erők hatására a rúd általában mind hossz-, mind keresztirányban deformálódik. Legyen l(\displaystyle l) és d(\displaystyle d) a minta hossza és keresztirányú mérete a deformáció előtt, és legyen l′(\displaystyle l^(\prime )) és d'(\displaystyle d^(\) prime )) legyen a próbatest hossza és keresztirányú mérete deformáció után. Ekkor a hosszirányú nyúlást az (l′−l)(\displaystyle (l^(\prime )-l)) értéknek nevezzük, a keresztirányú tömörítést pedig a −(d′−d)(\displaystyle) értéknek -(d^( \prím )-d)) . Ha az (l′−l)(\displaystyle (l^(\prime )-l)) jelölése Δl(\displaystyle \Delta l) , és (d′−d)(\displaystyle (d^(\prime )) - d)) mint Δd(\displaystyle \Delta d) , akkor a relatív hosszirányú nyúlás egyenlő lesz a Δll(\displaystyle (\frac (\Delta l)(l))) értékkel, a relatív keresztirányú összenyomás pedig egyenlő a −Δdd(\displaystyle - (\frac (\Delta d)(d))) értékkel. Ekkor az elfogadott jelölésben a Poisson-arány μ(\displaystyle \mu ) alakja: μ=−ΔddlΔl.(\displaystyle \mu =-(\frac (\Delta d)(d))(\frac (l)(\Delta l)).) Általában, ha a rúdra húzóerő hat, az hosszirányban megnyúlik, keresztirányban pedig összehúzódik. Így ilyen esetekben Δll>0(\displaystyle (\frac (\Delta l)(l))>0) és Δdd<0{\displaystyle {\frac {\Delta d}{d}}<0} , так что коэффициент Пуассона положителен. Как показывает опыт, при сжатии коэффициент Пуассона имеет то же значение, что и при растяжении. Abszolút törékeny anyagok esetén a Poisson-arány 0, az abszolút összenyomhatatlan anyagoknál - 0,5. A legtöbb acél esetében ez az együttható 0,3 körül van, a guminál pedig körülbelül 0,5. Vannak olyan anyagok is (főleg polimerek), amelyekben a Poisson-hányados negatív, az ilyen anyagokat auxetikumoknak nevezzük. Ez azt jelenti, hogy húzóerő alkalmazásakor a test keresztmetszete megnő. Az egyfalú nanocsövekből készült papír például pozitív Poisson-hányadossal rendelkezik, és a többfalú nanocsövek arányának növekedésével éles átmenet mutatkozik a negatív –0,20 értékre. Sok anizotróp kristály negatív Poisson-aránnyal rendelkezik, mivel az ilyen anyagok Poisson-aránya a kristályszerkezetnek a feszültségtengelyhez viszonyított orientációs szögétől függ. Negatív együtthatót találunk olyan anyagokban, mint a lítium (a minimális érték -0,54), a nátrium (-0,44), a kálium (-0,42), a kalcium (-0,27), a réz (-0,13) és mások. A periódusos rendszer köbös kristályainak 67%-a negatív Poisson-hányados.

6. Hangkutatási módszerek az orvostudományban: ütőhangszerek, auskultáció. Fonokardiográfia.

Hallgatózás

Ütőhangszerek

Fonokardiográfia

7. Ultrahang. Ultrahang beszerzése és regisztrálása fordított és közvetlen piezoelektromos hatás alapján.

8. Különböző frekvenciájú és intenzitású ultrahang kölcsönhatása anyaggal. Az ultrahang alkalmazása az orvostudományban.

Elektromágneses rezgések és hullámok.

4. Elektromágneses hullámok skálája. Az orvostudományban elfogadott gyakorisági intervallumok osztályozása

5. Az elektromágneses sugárzás biológiai hatása a szervezetre. Elektromos sérülés.

6. Diatermia. UHF terápia. Induktív hő. Mikrohullámú terápia.

7. A nem ionizáló elektromágneses sugárzás biológiai környezetbe való behatolásának mélysége. Frekvenciafüggősége. Az elektromágneses sugárzás elleni védekezés módszerei.

Orvosi optika

1. A fény fizikai természete. A fény hullám tulajdonságai. A fényhullám hossza. A fény fizikai és pszichofizikai jellemzői.

2. A fény visszaverődése és törése. teljes belső reflexió. Száloptika, alkalmazása az orvostudományban.

5. A mikroszkóp felbontása és felbontási határa. A felbontás javításának módjai.

6. A mikroszkópos vizsgálat speciális módszerei. immerziós mikroszkóp. Sötét mező mikroszkóp. polarizáló mikroszkóp.

A kvantumfizika.

2. Az atomok sugárzási vonalspektruma. Magyarázata N. Bohr elméletében található.

3. A részecskék hullámtulajdonságai. De Broglie hipotézise, ​​kísérleti alátámasztása.

4. Elektronmikroszkóp: működési elve; felbontás, alkalmazása az orvosi kutatásban.

5. Az atom- és molekulaspektrumok szerkezetének kvantummechanikai magyarázata.

6. Lumineszcencia, típusai. Fotolumineszcencia. Stokes törvény. Kemilumineszcencia.

7. A lumineszcencia alkalmazása az orvosbiológiai kutatásokban.

8. Fotoelektromos hatás. A külső fotoelektromos hatás Einstein-egyenlete. Fotodióda. Fotósokszorozó.

9. A lézersugárzás tulajdonságai. Kapcsolatuk a sugárzás kvantumszerkezetével.

10. Koherens sugárzás. A holografikus képek megszerzésének és helyreállításának elvei.

11. A hélium-neon lézer működési elve. Az energiaszintek inverz populációja. A fotonlavinák megjelenése és kialakulása.

12. Lézerek alkalmazása az orvostudományban.

13. Elektronparamágneses rezonancia. EPR az orvostudományban.

14. Mágneses magrezonancia. Az NMR alkalmazása az orvostudományban.

ionizáló sugárzás

1. Röntgensugárzás, spektruma. Bremsstrahlung és karakterisztikus sugárzás, természetük.

3. A röntgen alkalmazása a diagnosztikában. röntgen. Radiográfia. Fluorográfia. CT vizsgálat.

4. Röntgensugarak kölcsönhatása anyaggal: fotoabszorpció, koherens szórás, Compton-szórás, párképzés. E folyamatok valószínűsége.

5. Radioaktivitás. A radioaktív bomlás törvénye. Fél élet. Radioaktív készítmények aktivitási egységei.

6 Az ionizáló sugárzás gyengülésének törvénye. Lineáris csillapítási együttható. A fél csillapító réteg vastagsága. Tömegcsillapítási tényező.

8. Radioaktív készítmények beszerzése és felhasználása diagnózis és kezelés céljából.

9. Az ionizáló sugárzás regisztrálásának módszerei: Geiger számláló, szcintillációs érzékelő, ionizációs kamra.

10. Dozimetria. Az elnyelt, az expozíció és az ekvivalens dózis fogalma és teljesítményük. Mértékegységeik. A rendszeren kívüli egység a röntgen.

Biomechanika.

1. Newton második törvénye. A test védelme a túlzott dinamikus terhelésektől és sérülésektől.

2. Az alakváltozás típusai. Hooke törvénye. Merevségi együttható. Rugalmassági modulus. a csontszövet tulajdonságai.

3. Izomszövet. Az izomrost szerkezete és működése. Energiaátalakítás az izomösszehúzódás során. Az izomösszehúzódás hatékonysága.

4. Izotóniás izommunkamód. Statikus izommunka.

5. A keringési rendszer általános jellemzői. A vér mozgásának sebessége az edényekben. A vér lökettérfogata. A szív munkája és ereje.

6. Poiseuille-egyenlet. Az erek hidraulikus ellenállásának fogalma és annak befolyásolása.

7. A folyadékmozgás törvényei. Folytonossági egyenlet; kapcsolata a kapillárisrendszer jellemzőivel. Bernoulli egyenlet; kapcsolata az agy és az alsó végtagok vérellátásával.

8. Lamináris és turbulens folyadékmozgás. Reynolds szám. Vérnyomásmérés Korotkov módszerrel.

9. Newton-egyenlet. Viszkozitási együttható. A vér nem newtoni folyadék. A vér viszkozitása normál és kóros állapotokban.

A citomembránok biofizikája és az elektrogenezis

1. A diffúzió jelensége. Fick egyenlete.

2. Sejtmembránok szerkezete és modelljei

3. A biológiai membránok fizikai tulajdonságai

4. A koncentráció elem és a Nernst-egyenlet.

5. A citoplazma és az intercelluláris folyadék ionos összetétele. A sejtmembrán permeabilitása különböző ionok számára. Potenciális különbség a sejtmembránon keresztül.

6. A sejt nyugalmi potenciálja. Goldman-Hodgkin-Katz egyenlet

7. A sejtek és szövetek ingerlékenysége. Gerjesztési módszerek. A mindent vagy semmit törvény.

8. Akciós potenciál: grafikus nézet és jellemzők, előfordulási és fejlődési mechanizmusok.

9. Potenciálfüggő ioncsatornák: szerkezet, tulajdonságok, működés

10. Az akciós potenciál terjedésének mechanizmusa és sebessége az amyopias idegrost mentén.

11. Az akciós potenciál terjedésének mechanizmusa és sebessége a myelinizált idegrost mentén.

A befogadás biofizikája.

1. A receptorok osztályozása.

2. A receptorok felépítése.

3. A fogadás általános mechanizmusai. receptor potenciálok.

4. Információk kódolása az érzékszervekben.

5. A fény- és hangérzékelés sajátosságai. Weber-Fechner törvény.

6. Az auditív analizátor főbb jellemzői. A hallási vétel mechanizmusai.

7. A vizuális analizátor főbb jellemzői. A vizuális befogadás mechanizmusai.

Az ökológia biofizikai vonatkozásai.

1. Geomágneses tér. Természet, biotróp jellemzők, szerepe a bioszisztémák életében.

2. Ökológiai jelentőségű fizikai tényezők. természetes háttérszintek.

A valószínűségszámítás és a matematikai statisztika elemei.

Minta átlagos tulajdonságok

2. Az alakváltozás típusai. Hooke törvénye. Merevségi együttható. Rugalmassági modulus. a csontszövet tulajdonságai.

Deformáció- a test méretének, alakjának és konfigurációjának megváltozása külső vagy belső erők hatására. A deformáció típusai:

feszítés-kompresszió - a test deformációjának egy fajtája, amely akkor következik be, ha a hossztengelye mentén terhelés éri

nyírás - a test nyírófeszültségek által okozott deformációja

hajlítás - deformáció, amelyet a deformálható tárgy tengelyének vagy szürke felületének görbülete jellemez külső erők hatására.

torzió - akkor fordul elő, amikor a testet a keresztirányú síkban erőpár formájában terhelés éri.

Hooke törvénye- a rugalmasság elméletének egyenlete, amely egy rugalmas közeg feszültségét és alakváltozását kapcsolja össze. Verbális formában a törvény így szól:

A deformáció során a testben fellépő rugalmas erő egyenesen arányos ennek az alakváltozásnak a nagyságával

Vékony húzórúd esetén a Hooke-törvény a következőképpen alakul:

Itt F a rúd feszítőereje, Δl a rúd abszolút nyúlása (összenyomódása), k-t pedig rugalmassági (vagy merevségi) együtthatónak nevezzük.

Rugalmas együttható függ mind az anyag tulajdonságaitól, mind a rúd méreteitől. A rúd méreteitől (S keresztmetszeti terület és L hossz) való függés elkülöníthető úgy, hogy a rugalmassági együtthatót a következőképpen írjuk fel.

A merevségi együttható egyenlő azzal az erővel, amely egy jellemző pontban (leggyakrabban az erőkifejtés pontjában) egységnyi elmozdulást okoz.

Rugalmassági modulus- a szilárd test (anyag, anyag) rugalmas deformálódási képességét jellemző fizikai mennyiség általános neve, amikor erő hat rájuk.

A természetben nincsenek teljesen merev testek, a valódi szilárd testek kicsit "rugózhatnak" - ez rugalmas deformáció. A valódi szilárd anyagoknak van rugalmas alakváltozási határa, pl. egy olyan határ, amely után a nyomás nyoma már megmarad, és nem tűnik el magától.

a csontszövet tulajdonságai. A csont szilárd test, amelynek fő tulajdonságai az erő és a rugalmasság.

A csont erőssége az a képesség, hogy ellenálljon a külső pusztító erőknek. Mennyiségileg a szilárdságot a szakítószilárdság határozza meg, és a csontszövet szerkezetétől és összetételétől függ. Minden csontnak sajátos alakja és összetett belső szerkezete van, amely lehetővé teszi, hogy ellenálljon a terhelésnek a csontváz egy bizonyos részén. A csont csőszerű szerkezetének megváltozása csökkenti a mechanikai szilárdságát. A csont összetétele is jelentősen befolyásolja a szilárdságot. Az ásványi anyagok eltávolításakor a csont gumiszerűvé válik, a szerves anyagok eltávolításakor pedig törékennyé válik.

A csontok rugalmassága az a tulajdonság, hogy a környezeti tényezőknek való kitettség megszűnése után elnyeri eredeti alakját. Ez az erőhöz hasonlóan a csont szerkezetétől és kémiai összetételétől függ.

3. Izomszövet. Az izomrost szerkezete és működése. Energiaátalakítás az izomösszehúzódás során. Az izomösszehúzódás hatékonysága.

Izomszövet szöveteknek nevezzük, amelyek szerkezetükben és eredetükben eltérőek, de hasonlóak a kifejezett összehúzódásokra való képességükben. Mozgást biztosítanak a test egészében, annak részeiben és a testen belüli szervek mozgásában, és izomrostokból állnak.

Az izomrost egy megnyúlt sejt. A rost összetétele magában foglalja a héját - szarkolemmát, folyadéktartalmat - szarkoplazmát, sejtmagot, mitokondriumokat, riboszómákat, kontraktilis elemeket - myofibrillumot, valamint a Ca 2+ ionokat is tartalmazó szarkoplazmatikus retikuluumot. A sejt felszíni membránja szabályos időközönként keresztirányú csöveket képez, amelyeken keresztül gerjesztésekor az akciós potenciál behatol a sejtbe.

Az izomrost funkcionális egysége a miofibrillum. A miofibrillumban ismétlődő szerkezetet szarkomernek nevezik. A myofibrillumok kétféle kontraktilis fehérjét tartalmaznak: vékony aktinszálakat és kétszer vastagabb miozinszálakat. Az izomrost összehúzódása a miozin filamentumoknak az aktin filamentumokon való elcsúszása miatt következik be. Ebben az esetben a filamentumok átfedése nő, a szarkomer pedig lerövidül.

itthon izomrostok működése- izomösszehúzódás biztosítása.

Energiaátalakítás az izomösszehúzódás során. Az izomösszehúzódáshoz az ATP aktomiozin általi hidrolízise során felszabaduló energiát használják fel, és a hidrolízis folyamata szorosan összefügg a kontraktilis folyamattal. Az izom által felszabaduló hőmennyiség alapján értékelhető az összehúzódás során az energiaátalakítás hatékonysága, az izom lerövidítésekor a hidrolízis sebessége az elvégzett munka növekedésének megfelelően növekszik. a hidrolízis során felszabaduló energia csak az elvégzett munka biztosításához elegendő, de az izom teljes energiatermeléséhez nem.

Hatékonyság az izommunka (hatékonysága) r) a külső mechanikai munka nagyságának aránya ( W) a hő formájában felszabaduló teljes mennyiségre ( E) energia:

Egy izolált izom hatékonyságának legmagasabb értéke olyan külső terhelésnél figyelhető meg, amely a külső terhelés maximális értékének körülbelül 50%-a. Munkateljesítmény ( R) egy személyben a munkavégzés és a gyógyulás időszaka alatti oxigénfogyasztás mértéke határozza meg a következő képlet szerint:

ahol 0,49 az elfogyasztott oxigén mennyisége és az elvégzett mechanikai munka közötti arányossági együttható, azaz 100%-os hatékonyság mellett 1-gyel egyenlő munkavégzés kgf․m(9,81J), 0,49-re van szüksége ml oxigén.

Motor működés / hatékonyság

Gyaloglás/23-33%; Átlagsebességgel futás / 22-30%; Kerékpározás/22-28%; Evezés/15-30%;

Súlylökés/27%; Dobás/24%; A rúd emelése / 8-14%; Úszás / 3%.

"

Előbb-utóbb, amikor egy fizika kurzust tanulnak, a tanulók és hallgatók a rugalmas erővel és a Hooke-törvénnyel kapcsolatos problémákkal szembesülnek, amelyekben megjelenik a rugómerevség együtthatója. Mi ez a mennyiség, és hogyan kapcsolódik a testek deformációjához és a Hooke-törvényhez?

Először is határozzuk meg az alapfogalmakat amelyet ebben a cikkben fogunk használni. Köztudott, hogy ha kívülről hat egy testre, az vagy felgyorsul, vagy deformálódik. A deformáció a test méretének vagy alakjának megváltozása külső erők hatására. Ha az objektum a terhelés megszűnése után teljesen helyreáll, akkor az ilyen deformáció rugalmasnak tekinthető; ha a test megváltozott állapotban marad (például hajlítva, nyújtva, összenyomva stb.), akkor az alakváltozás képlékeny.

Példák a képlékeny alakváltozásokra:

• agyag készítés;
• hajlított alumínium kanál.

viszont a rugalmas alakváltozásokat figyelembe kell venni:

• rugalmas szalag (kinyújthatja, majd visszatér eredeti állapotába);
• rugó (összenyomás után újra kiegyenesedik).

Egy test (különösen egy rugó) rugalmas deformációja következtében rugalmas erő keletkezik benne, amely abszolút értékben megegyezik az alkalmazott erővel, de az ellenkező irányba irányul. A rugó rugalmas ereje arányos a nyúlásával. Matematikailag ez így írható fel:

ahol F a rugalmas erő, x az a távolság, amennyivel a test hossza a nyújtás következtében megváltozott, k a szükséges merevségi együttható. A fenti képlet a Hooke-törvény speciális esete is vékony húzórúd esetén. Általánosságban ez a törvény a következőképpen fogalmazódik meg: "A rugalmas testben fellépő alakváltozás arányos lesz a testre kifejtett erővel." Csak azokban az esetekben érvényes, amikor kis alakváltozásokról beszélünk (a feszültség vagy összenyomás jóval kisebb, mint az eredeti test hossza).

A merevségi tényező meghatározása

Merevségi tényező(van benne a rugalmassági vagy arányossági együttható neve is) legtöbbször k betűvel írják, de néha láthatja a D vagy c jelölést. Számszerűen a merevség egyenlő lesz annak az erőnek a nagyságával, amely a rugót egységnyi hosszon (SI esetén 1 méterrel) megfeszíti. A rugalmassági együttható meghatározásának képlete a Hooke-törvény egy speciális esetéből származik:

Minél nagyobb a merevség értéke, annál nagyobb lesz a test ellenállása a deformációval szemben. A Hooke együttható azt is megmutatja, hogy a test mennyire stabil a külső terhelés hatására. Ez a paraméter a geometriai paraméterektől (huzalátmérő, menetek száma és tekercselés átmérője a huzal tengelyétől) és az anyagtól függ, amelyből készült.

A merevség mértékegysége SI-ben N/m.

A rendszer merevségének számítása

Vannak összetettebb feladatok, amelyekben teljes merevség számítás szükséges. Az ilyen feladatoknál a rugók sorba vagy párhuzamosan kapcsolódnak.

A rugórendszer soros csatlakozása

Soros csatlakoztatás esetén a rendszer általános merevsége csökken. A rugalmassági együttható kiszámításának képlete a következő lesz:

1/k = 1/k1 + 1/k2 + … + 1/ki,

ahol k a rendszer teljes merevsége, k1, k2, …, ki az egyes elemek egyedi merevségei, i a rendszerben részt vevő összes rugók száma.

A rugórendszer párhuzamos csatlakoztatása

Amikor a rugók párhuzamosan vannak kapcsolva, a rendszer teljes rugalmassági együtthatójának értéke nőni fog. A számítási képlet így fog kinézni:

k = k1 + k2 + … + ki.

A rugó merevségének empirikus mérése - ebben a videóban.

A merevségi együttható számítása kísérleti módszerrel

Egy egyszerű kísérlet segítségével önállóan kiszámíthatja, mi lesz a Hooke-együttható. A kísérlethez szüksége lesz:

• vonalzó;
• tavaszi;
• ismert tömegű rakomány.

A tapasztalatszerzési műveletek sorrendje a következő:

1. A rugót függőlegesen kell rögzíteni, bármilyen kényelmes támasztól függesztve. Az alsó élnek szabadnak kell maradnia.
2. Vonalzó segítségével a hosszát megmérjük és x1-ként írjuk fel.
3. A szabad végére egy ismert m tömegű terhet kell akasztani.
4. A rugó hosszát terhelt állapotban mérjük. x2-vel jelölve.
5. Az abszolút nyúlás kiszámítása: x = x2-x1. Annak érdekében, hogy az eredményt megkapja a nemzetközi mértékegységrendszerben, jobb, ha azonnal átváltja centiméterről vagy milliméterről méterre.
6. A deformációt okozó erő a test gravitációs ereje. Kiszámításának képlete: F = mg, ahol m a kísérletben használt terhelés tömege (kg-ra átszámítva), g pedig a szabad gyorsulás értéke, amely megközelítőleg 9,8.
7. A számítások után csak magát a merevségi együtthatót kell megtalálni, amelynek képletét fent jeleztük: k = F / x.

Példák a merevség megtalálására szolgáló feladatokra

1. feladat

Egy 10 cm hosszú rugóra F = 100 N erő hat A megfeszített rugó hossza 14 cm. Határozza meg a merevségi együtthatót!

1. Kiszámoljuk az abszolút nyúlás hosszát: x = 14-10 = 4 cm = 0,04 m.
2. A képlet szerint megtaláljuk a merevségi együtthatót: k = F / x = 100 / 0,04 = 2500 N / m.

Válasz: a rugó merevsége 2500 N/m lesz.

2. feladat

Egy 10 kg tömegű teher rugóra függesztve 4 cm-rel megnyújtotta, és számolja ki, meddig nyújtja egy másik 25 kg tömegű teher!

1. Határozzuk meg a rugót deformáló gravitációs erőt: F = mg = 10 9,8 = 98 N.
2. Határozzuk meg a rugalmassági együtthatót: k = F/x = 98 / 0,04 = 2450 N/m.
3. Számítsa ki azt az erőt, amellyel a második terhelés hat: F = mg = 25 9,8 = 245 N.
4. A Hooke-törvény szerint felírjuk az abszolút nyúlás képletét: x = F/k.
5. A második esetre kiszámítjuk a nyújtási hosszt: x = 245 / 2450 = 0,1 m.

Válasz: a második esetben a rugó 10 cm-rel megnyúlik.

Videó

Ez a videó megmutatja, hogyan lehet meghatározni a rugó merevségét.

A rugók egy rugalmas elem, amelyen keresztül a forgási mozgás átadódik a mechanizmusoknak, szinte minden mechanizmus fel van szerelve velük. Ennek a terméknek és szolgáltatásának megbízhatósága olyan koncepción múlik, mint pl tavaszi árfolyam. A merevség határozza meg, hogy a mechanizmus működése mennyire lesz megbízható különféle működési körülmények között. "" az összenyomásához szükséges erő határozza meg. A rugó szétterítése egy kicsit más kérdés, ami közvetlenül függ a rugó anyagától. Egyébként nem mindig a rugó nagy merevsége határozza meg a hosszú élettartamát. Inkább a rugó által meghajtott mechanizmustól függ.

A keménység típusai:

A rugókat fajtáik szerint típusokra osztják. Mindegyik típust bizonyos mechanizmusokban használják. Általában a tekercsrugók, rugók, kúpos rugók, belleville és hengeres rugók keresettek. A „rugó merevsége” meghatározza azt a tényezőt is, hogy hogyan adja át saját deformációját a mechanizmusra. Tehát a rugóknak van még egy fontos jellemzője, az alakváltozás, ami a rugókat , és természetesen .
változatos szakasz. Tehát rugókat kapnak, amelyeket különféle típusú berendezésekkel, mechanizmusokkal és autókkal egészítenek ki.

Hogyan kell kiszámítani a rugóállandót?

A rugók gyártása során szükségszerűen figyelembe kell venni a merevségi együtthatót, amely valójában a termék élettartamának mutatója. A "" kiszámítása a számítási képlet szerint történik.
Például, ha egy szokásos hengeres tekercsrugót veszünk, amely közönséges hengeres huzalból készült, akkor az együttható a következő képlettel számítható ki:

A képletben a G jelölést nyírási modulusként kell venni. Ha a rugó réz, akkor körülbelül 45 GPa lesz, és ha csak acél, akkor a modulus körülbelül 80 GPa. Az n betű a rugó meneteinek számát jelöli, a dF pedig a tekercs átmérőjét. A dD jelölés megmarad, de ez csak a huzal átmérőjét jelzi, amelyből a rugó készül. Valójában az aritmetika meglehetősen egyszerű, ha csak a megfelelő méréseket végezzük, és a látható betűket és értékeket digitális megfelelőkkel helyettesítjük.

Ha a szilárd testre ható külső erők hatására deformálódik, akkor a kristályrács csomópontjainak részecskéi elmozdulnak benne. Ennek az eltolódásnak ellenállnak a részecskék kölcsönhatásának erői. Így keletkeznek rugalmas erők, amelyek a deformáción átesett testre hatnak. A rugalmas erő modulusa arányos az alakváltozással:

ahol a rugalmas alakváltozásnál jelentkező feszültség, K a rugalmassági modulus, amely egyenlő az egységgel egyenlő relatív alakváltozásnál jelentkező feszültséggel. ahol - relatív alakváltozás, - abszolút alakváltozás, - a test alakját vagy méretét jellemző mennyiség kezdeti értéke.

MEGHATÁROZÁS

rugalmassági együttható A Hooke-törvényben a rugalmas test deformálásakor fellépő nyúlást és a rugalmas erőt összekötő fizikai mennyiségnek nevezzük. Az egyenlő értéket rugalmassági együtthatónak nevezzük. Megmutatja a test méretének változását terhelés hatására a rugalmas alakváltozás során.

A rugalmassági együttható a test anyagától, méreteitől függ. Tehát a rugó hosszának növekedésével és vastagságának csökkenésével a rugalmassági együttható csökken.

Young-modulus és rugalmassági együttható

Hosszirányú deformáció esetén egyoldali feszültségben (kompresszióban) a relatív nyúlás, amelyet vagy jelöl, az alakváltozás mértékeként szolgál. Ebben az esetben a rugalmassági modulus a következőképpen kerül meghatározásra:

ahol a Young-modulus, amely a vizsgált esetben egyenlő a rugalmassági modulussal () és a test rugalmassági tulajdonságait jellemzi; - kezdeti testhossz; - hosszváltozás terhelés alatt. Amikor S a minta keresztmetszete.

Nyújtott (összenyomott) rugó rugalmassági együtthatója

Ha egy rugót az X tengely mentén megfeszítenek (összenyomnak), a Hooke-törvény a következőképpen íródik:

ahol a rugalmas erő vetületének modulusa; - a rugó rugalmassági együtthatója, - a rugó nyúlása. Ekkor a rugalmassági együttható az az erő, amelyet a rugóra kell kifejteni, hogy eggyel változtassa a hosszát.

Egységek

A rugalmassági együttható alapvető mértékegysége az SI-rendszerben:

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat	Mi a munka, amikor a rugó összenyomódik? Tegyük fel, hogy a rugalmas erő arányos az összenyomással, a rugó rugalmassági együtthatója egyenlő k.
Megoldás	Fő képletként az űrlap munkájának meghatározását használjuk: Az erő arányos a kompresszió mértékével, amely matematikailag a következőképpen ábrázolható: Helyettesítsük be az erő (1.2) kifejezéseit az (1.1) képletbe:
Válasz

2. PÉLDA

Gyakorlat	Az autó sebességgel haladt. A falnak ütközött. Ütközéskor az autó minden ütközője l m-rel zsugorodott.Két ütköző van. Mekkora a rugók rugalmassági együtthatója, ha feltételezzük, hogy egyenlők?
Megoldás	Készítsünk rajzot.