Вақте ки қонуни Ҳук дигар кофӣ нест ...

Тибқи қонуни Ҳук, ки аз китобҳои дарсии мактаб маълум аст, дарозии бадан бояд ба фишори татбиқшаванда мустақиман мутаносиб бошад. Аммо, бисёр маводҳое, ки дар технологияи муосир ва ҳаёти ҳаррӯза аҳамияти калон доранд, танҳо ба ин қонун мувофиқат мекунанд ё тамоман дигар хел рафтор мекунанд. Физикхо ва инженерон мегуянд, ки ин гуна материалхо хосиятхои реологи доранд. Омӯзиши ин хосиятҳо мавзӯи якчанд таҷрибаҳои ҷолиб хоҳад буд.

Реология омӯзиши хосиятҳои маводест, ки рафторашон аз назарияи чандирӣ дар асоси қонуни дар боло зикршудаи Ҳук берун аст. Ин рафтор бо бисёр падидаҳои ҷолиб алоқаманд аст. Ба инҳо, аз ҷумла: таъхир дар ба ҳолати аввалааш баргаштани мавод пас аз паст шудани шиддат, яъне гистерези эластикӣ; зиёдшавии дарозии бадан дар фишори доимӣ, ки ба таври дигар ҷараён номида мешавад; ё чандин маротиба афзудани муқовимат ба деформатсия ва сахтии ҷисми ибтидоии пластикӣ, то пайдоиши хосиятҳои хоси маводҳои шикаста.

ҳокими танбал

Як нӯги ченаки пластикии дарозиаш 30 см ё бештар аз он дар даҳони манҷир маҳкам карда мешавад, ки ченак амудӣ бошад (расми 1). Мо қисми болоии ченакро аз амудӣ танҳо чанд миллиметр рад мекунем ва онро озод мекунем. Аҳамият диҳед, ки қисми озоди ченак дар атрофи мавқеъи мувозинати амудӣ чанд маротиба ларзиш карда, ба ҳолати аввалааш бармегардад (расми 1а). Лағзишҳои мушоҳидашуда гармонӣ мебошанд, зеро дар гардишҳои хурд бузургии қувваи чандирии ҳамчун қувваи роҳнамо амалкунанда ба каҷшавии нуги ченак мустақиман мутаносиб аст. Ин рафтори ҳокимро назарияи чандирӣ тавсиф мекунад. 

Райс. 1. Омӯзиши гистерезиси эластикӣ бо истифода аз ченак

1 - ёрии таъҷилӣ,

2 - ҷоғҳои миз, А - инҳироҷи нуги ченак аз амудӣ

Дар қисми дуюми таҷриба мо нуги болоии ченакро чанд сантиметр каҷ карда, онро озод мекунем ва рафтори онро мушоҳида мекунем (расми 1б). Хозир ин охиста-охиста ба мавкеи мувозинат бармегардад. Ин аз зиёд шудани лимити чандирии маводи ченак аст. Ин таъсир номида мешавад гистерезиси эластикӣ. Он аз баргардонидани сусти ҷисми деформатсияшуда ба ҳолати аввалааш иборат аст. Агар мо ин озмоиши охиринро такрор карда, нӯги болоии ченакро боз ҳам бештар хам кунем, мебинем, ки бозгашти он низ сусттар мешавад ва метавонад то чанд дақиқа тӯл кашад. Илова бар ин, ҳоким ба ҳолати амудӣ барнамегардад ва доимӣ хам мемонад. Таъсири дар қисми дуюми таҷриба тавсифшуда танҳо яке аз онҳост мавзуъхои тадкикоти реология.

Бозгашти парранда ё тортанак

Барои таҷрибаи навбатӣ, мо як бозичаи арзон ва хариди осонро истифода хоҳем бурд (баъзан ҳатто дар дӯконҳо дастрас аст). Он аз ҳайкалчаи ҳамвор дар шакли парранда ё ҳайвони дигар, аз қабили тортанак иборат аст, ки бо тасмаи дароз бо дастаки ҳалқашакл пайваст карда шудааст (расми 2а). Тамоми бозича аз маводи тобовар ва резинӣ монанд аст, ки ба ламс каме часпак аст. Лентаро хеле осон дароз кардан мумкин аст, дарозии онро чанд маротиба зиёд кардан мумкин нест. Мо таҷрибаро дар наздикии сатҳи ҳамвор, ба монанди шишаи оина ё девори мебел мегузаронем. Бо ангуштони як даст дастаро нигоҳ доред ва мавҷ кунед ва ба ин васила бозичаро ба рӯи ҳамвор партоед. Шумо хоҳед дид, ки ҳайкал ба рӯи замин часпида, лента танг мемонад. Мо нигоҳ доштани дастаро бо ангуштони худ дар тӯли якчанд даҳҳо сония ё бештар аз он идома медиҳем.

Райс. 2. Мисоли равшани гистерезиси чандирӣ, ки бо истифода аз салиби бозгашт нишон дода шудааст

1 - ҳайкалчаи тортанак, 2 - тасмаи резинӣ,

3 - даста, 4 - хурмо, 5 - сатҳи

Пас аз чанд вақт, мо мебинем, ки ҳайкал ногаҳон аз рӯи замин мебарояд ва бо лентаи гармии гармӣ ҷалб шуда, зуд ба дасти мо бармегардад. Дар ин маврид хам мисли тачрибаи пештара суст таназзули шиддат, яъне гистерезиси эластики ба амал меояд. Қувваҳои эластикии лентаи кашишшуда қувваҳои часпидани нақшро ба сатҳ, ки бо мурури замон суст мешаванд, мағлуб мекунанд. Дар натиҷа, рақам ба даст бармегардад. Маводи бозичаеро, ки дар ин таҷриба истифода мешавад, реологҳо меноманд часпак. Ин ном бо он асоснок карда мешавад, ки вай ҳам хосиятҳои часпанда - ҳангоми часпидан ба сатҳи ҳамвор ва хосиятҳои чандирӣ - ба далели он аз ин сатҳ ҷудо шуда, ба ҳолати аввалааш бармегардад.

одами фуромада

Сурати 1. Ҳайкалчае, ки аз девори амудӣ мефарояд, инчунин намунаи бузурги гистерезиси чандирӣ мебошад.

Дар ин таҷриба инчунин бозичае, ки аз маводи вискоэластикӣ сохта шудааст, истифода мешавад (фото 1). Он дар шакли тасвири одам ё тортанак сохта шудааст. Мо ин бозичаро бо дасту пойҳои ҷойгиршуда мепартоем ва дар сатҳи амудии ҳамвор, беҳтараш дар девори шиша, оина ё мебел чаппа мекунем. Ба ин сатҳ ашёи партофташуда мечаспад. Пас аз чанде, ки давомнокии он, аз ҷумла, ба ноҳамвор будани сатҳ ва суръати партофтан вобаста аст, болои бозича мебарояд. Ин дар натиҷаи он чизе, ки қаблан муҳокима карда шуда буд, рӯй медиҳад. гистерезиси эластикӣ ва амали вазни фигура, ки кувваи чандирии камарро, ки дар тачрибаи пештара мавчуд буд, иваз мекунад.

Дар зери таъсири вазн кисми чудошудаи бозича хам шуда, боз хам мешавад ва то он даме ки он боз ба сатхи амудй мерасад. Пас аз ин ламс, часпонидани навбатии тасвир ба сатҳи оғоз меёбад. Дар натиҷа, расм боз часпонида мешавад, аммо дар ҳолати сар. Равандҳои дар зер тавсифшуда такрор карда мешаванд, ки рақамҳо бо навбат пойҳо ва сипас сарро мекандаанд. Таъсири он аст, ки ин рақам дар як сатҳи амудӣ поён меравад ва гардиши аҷибе мекунад.

Пластилини моеъ

Райс. 3. Санҷиши ҷараёни пластилин

а) ҳолати аввала, б) ҳолати ниҳоӣ;

1 - хурмо, 2 - қисми болоии пластилин,

3 - индикатор, 4 - конструксия, 5 - пораи даридаи пластилин

Дар ин ва чанд таҷрибаҳои минбаъда, мо пластилинро, ки дар мағозаҳои бозичаҳо мавҷуданд, истифода хоҳем кард, ки бо номи "гили ҷодугарӣ" ё "триколин" маъруфанд. Мо як пораи пластилинро дар шакли ба гантел монанд хамир мекунем, дарозии тақрибан 4 см ва диаметри қисмҳои ғафс дар ҳудуди 1-2 см ва диаметри тангшавӣ тақрибан 5 мм (расми 3а). Мо қолибро бо ангуштони худ аз охири болои қисми ғафс гирифта, онро бе ҳаракат нигоҳ медорем ё амудӣ дар паҳлӯи маркери насбшуда овезон мекунем, ки ҷойгиршавии охири поёни қисми ғафсро нишон медиҳад.

Мавқеи охири поёни пластилинро мушоҳида карда, қайд мекунем, ки он оҳиста ба поён ҳаракат мекунад. Дар ин ҳолат, қисми миёнаи пластилин фишурда мешавад. Ин раванд ҷараён ё хазидани мавод номида мешавад ва аз зиёд кардани дарозии он дар зери таъсири фишори доимӣ иборат аст. Дар мо ин фишор аз вазни қисми поёнии гантели пластилинӣ ба амал меояд (расми 3б). Аз нуқтаи назари микроскопӣ ҷорӣ ин натичаи тагйир додани сохти масолехест, ки дар муддати ба кадри кифоя ба бори вазнин дучор мешавад. Дар як вакт кувваи кисми тангшуда чунон хурд аст, ки танхо дар зери вазни кисми поёнии пластилин мешиканад. Суръати ҷараён аз бисёр омилҳо, аз ҷумла навъи мавод, миқдор ва усули истифодаи фишор ба он вобаста аст.

Пластилин, ки мо истифода мебарем, ба ҷараён хеле ҳассос аст ва мо онро бо чашми одӣ дар тӯли чанд даҳ сония мебинем. Қобили зикр аст, ки гили ҷодугарӣ тасодуфан дар Иёлоти Муттаҳида, дар давоми Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ, вақте ки кӯшиши тавлиди маводи синтетикӣ барои истеҳсоли чархҳои мошинҳои ҳарбӣ сурат гирифт, ихтироъ карда шуд. Дар натичаи полимеризатсияи нопурра материале ба даст омад, ки дар он микдори муайяни молекулахо бепайванд буданд ва алокаи байни молекулахои дигар дар зери таъсири омилхои беруна ба осони мавкеи худро тагйир медод. Ин истинодҳои "ҷалбкунанда" ба хосиятҳои аҷиби гили ҷаззоб мусоидат мекунанд.

тӯби гумроҳ

Райс. 4. Маҷмӯа барои озмоиши пластилин барои паҳншавӣ ва истироҳати стресс:

а) ҳолати аввала, б) ҳолати ниҳоӣ; 1 - тӯби пӯлод,

2 - зарфи шаффоф, 3 - пластилин, 4 - поя

Акнун пластилини сеҳрнокро ба зарфи хурди шаффоф фишурда, дар боло кушоед ва боварӣ ҳосил кунед, ки дар он ҳубобҳои ҳаво вуҷуд надоранд (расми 4а). Баландӣ ва диаметри зарф бояд якчанд сантиметр бошад. Дар маркази сатхи болоии пластилин як кураки пӯлодии диаметраш тақрибан 1,5 см ҷойгир кунед Мо зарфро бо тӯб танҳо мегузорем. Ҳар чанд соат мо мавқеи тӯбро мушоҳида мекунем. Аҳамият диҳед, ки он ба пластилин амиқтар ва амиқтар меравад, ки дар навбати худ ба фазои болои сатҳи тӯб меравад.

Пас аз вақти кофӣ дароз, ки аз вазни тӯб, намуди пластилини истифодашуда, андозаи тӯб ва табақ, ҳарорати муҳити зист вобаста аст, мо мебинем, ки тӯб ба қаъри табақ мерасад. Фазои болои туб пурра бо пластилин пур карда мешавад (расми 4б). Ин таҷриба нишон медиҳад, ки мавод ҷараён мегирад ва рафъи стресс.

Пластилин чахидан

Тӯби хамири ҷодугарӣ ташкил кунед ва онро зуд ба рӯи сахт ба монанди фарш ё девор партоед. Мо бо тааҷҷуб пай мебарем, ки пластилин аз ин сатҳҳо мисли тӯби резинии болаззат мепарад. Гили ҷодугар як баданест, ки метавонад ҳам хосиятҳои пластикӣ ва ҳам чандирӣ нишон диҳад. Ин аз он вобаста аст, ки сарборӣ то чӣ андоза зуд ба он таъсир мерасонад.

Вақте ки фишорҳо оҳиста татбиқ карда мешаванд, ба мисли хамиркунӣ, он хосиятҳои пластикиро нишон медиҳад. Аз тарафи дигар, бо суръати тез кор фармудани кувва, ки хангоми бархурд бо фарш ё девор ба амал меояд, пластилин хосиятхои чандириро нишон медихад. Гили ҷодугарро метавон ба таври мухтасар ҷисми пластикӣ-эластикӣ номид.

Пластилини кашанда

Сурати 2. Таъсири суст дароз кардани гили ҷодугарӣ (дарозии нахи дарозшуда тақрибан 60 см аст)

Ин дафъа, як силиндраи сеҳрноки пластилинии диаметраш тақрибан 1 см ва дарозии чанд сантиметрро ташкил кунед. Бо ангуштони дастҳои рост ва чапи худ ҳарду канорро гирифта, роликро ба таври уфуқӣ ҷойгир кунед. Сипас, мо оҳиста дастҳои худро ба паҳлӯҳо дар як хати рост паҳн мекунем ва ба ин васила силиндрро ба самти меҳвар дароз мекунем. Мо ҳис мекунем, ки пластилин қариб ҳеҷ гуна муқовимат намекунад ва мо мушоҳида мекунем, ки он дар мобайн танг мешавад.

Дарозии силиндраи пластилинро ба якчанд даҳҳо сантиметр зиёд кардан мумкин аст, то даме ки дар қисми марказии он риштаи борик пайдо шавад, ки бо мурури замон мешиканад (расми 2). Ин таҷриба нишон медиҳад, ки бо оҳиста-оҳиста фишор овардан ба ҷисми пластикӣ, бе вайрон кардани он деформатсияи хеле калон ба вуҷуд овардан мумкин аст.

пластилини сахт

Цилиндраи пластилини сеҳрнокро ҳамон тавре, ки дар таҷрибаи қаблӣ гузаронида шуда буд, тайёр мекунем ва ангуштонамонро ба нӯгҳояш мепечонем. Диққати худро мутамарказ карда, мо дастҳоямонро ҳарчи зудтар ба паҳлӯҳо паҳн кардем ва мехоҳем силиндрро якбора дароз кунем. Маълум мешавад, ки дар ин маврид мо муқовимати хеле баланди пластилинро ҳис мекунем ва силиндр, тааҷҷубовар аст, ки тамоман дароз намешавад, балки дар нисфи дарозии худ мешиканад, гӯё бо корд бурида мешавад (расми 3). Ин таҷриба инчунин нишон медиҳад, ки табиати деформатсияи ҷисми пластикӣ ба суръати таъсири фишор вобаста аст.

Пластилин мисли шиша нозук аст

Сурати 3. Натичаи тез дароз кардани пластилини сеҳрнок - шумо метавонед дарозии чанд маротиба камтар ва канори тезро бинед, ки ба тарқиш дар маводи шикаста шабоҳат дорад.

Ин таҷриба боз ҳам равшантар нишон медиҳад, ки суръати стресс ба хосиятҳои ҷисми пластикӣ-эластикӣ чӣ гуна таъсир мерасонад. Аз гили ҷодугарӣ як тӯб бо диаметри тақрибан 1,5 см ташкил кунед ва онро дар заминаи мустаҳкам ва азим, ба монанди табақи пӯлоди вазнин, анил ё фарши бетонӣ ҷойгир кунед. Тубро бо болгаи вазнаш камаш 0,5 кг охиста охиста занед (расми 5а). Маълум мешавад, ки дар ин вазъият туб мисли ҷисми пластикӣ рафтор карда, баъди ба он афтодани болға ҳамвор мешавад (расми 5б).

Пластилини ҳамворшударо аз нав ба шакли тӯб табдил диҳед ва онро мисли пештара ба табақ гузоред. Боз мо тубро бо болға задем, аммо ин дафъа кӯшиш мекунем, ки онро ҳарчи зудтар анҷом диҳем (расми 5в). Маълум мешавад, ки кураки пластилинї дар ин њолат гўё аз маводи нозук, аз ќабили шиша ё чинї сохта шуда бошад ва њангоми зарба ба њар тараф пора-пора мешавад (расми 5г).

Мошини гармидиҳӣ дар тасмаҳои резинии фармасевтӣ

Стрессро дар маводи реологӣ тавассути баланд бардоштани ҳарорати онҳо коҳиш додан мумкин аст. Мо ин эффектро дар муҳаррики гармӣ бо принсипи аҷиби кор истифода хоҳем бурд. Барои васл кардани он ба шумо лозим меояд: сарпӯши винти кӯзаи тунука, даҳҳо тасмаҳои резинии кӯтоҳ, сӯзани калон, як пораи росткунҷаи металли борик ва лампа бо лампаи хеле гарм. Тарҳи мотор дар расми 6 нишон дода шудааст. Барои васл кардани он қисми мобайни сарпӯшро буред, то ҳалқа ба даст ояд.

Райс. 5. Усули нишон додани пластилин ва хосиятҳои шикастани пластилин

а) оҳиста задани тӯб б) суст задан

в) зарбаи тез ба тўб, г) таъсири зарбаи тез;

1 - тӯби пластилинӣ, 2 - табақи сахт ва азим, 3 - болға,

v - суръати гурз

Дар маркази ин ҳалқа сӯзанеро, ки меҳвар аст, гузошта, ба он тасмаҳои эластикӣ мегузорем, ки дар миёнаи дарозии он ба ҳалқа такя карда, сахт дароз карда шаванд. Тасмаҳои эластикӣ бояд ба таври симметрӣ дар ҳалқа ҷойгир карда шаванд, аз ин рӯ чархи дорои спичаҳои аз тасмаҳои эластикӣ сохташуда ба даст оварда мешавад. Як пораи металлро ба шакли крампон бо дастҳо дароз карда хам кунед, ки ба шумо имкон медиҳад, ки доирае, ки қаблан сохта шудааст, дар байни онҳо ҷойгир кунед ва нисфи сатҳи онро пӯшонед. Дар як тарафи кантилвер, дар ҳарду канори амудии он, мо буриш мекунем, ки ба мо имкон медиҳад, ки тири чархро дар он ҷойгир кунем.

Меҳвари чархро дар буриши пуштибон ҷойгир кунед. Мо чархро бо ангуштони худ давр мезанем ва санҷед, ки он мутавозин аст, яъне. оё он дар ягон мавқеъ қатъ мешавад. Агар ин тавр набошад, чархро бо роҳи каме иваз кардани ҷойе, ки тасмаҳои резинӣ бо ҳалқа вомехӯранд, мувозинат кунед. Кронштейнро ба руи миз гузошта, кисми доираеро, ки аз арконаш мебарояд, бо чароги хеле гарм мунаввар кунед. Маълум мешавад, ки пас аз муддате чарх ба чарх медарояд.

Сабаби ин ҳаракат доимӣ тағйир ёфтани мавқеи маркази массаи чарх дар натиҷаи таъсири реологҳо мебошад. истироҳат кардани фишори гармӣ.

Ин истироҳат ба он асос ёфтааст, ки маводи чандирии шадид ҳангоми гармкунӣ қарор мегирад. Дар муҳаррики мо, ин масолеҳ тасмаҳои резинии паҳлӯи чархҳо мебошанд, ки аз кронштейн баромада, бо лампа гарм карда мешаванд. Дар натиља маркази массаи чарх ба он тарафе, ки бо дастони дастгирї фаро гирифта шудааст, мегузарад. Дар натичаи гардиши чарх тасмахои резинии тафсоншуда дар байни китфи такягох афтода, хунук мешаванд, зеро дар он чо аз лампочка пинхон мешаванд. Хаткунакҳои хунукшуда боз дароз мешаванд. Пайдарҳамии равандҳои тавсифшуда гардиши муттасили чархро таъмин мекунад.

На танҳо таҷрибаҳои аҷиб

Райс. 6. Конструкцияи двигатели гармидихй аз лентахои резинии фармацевтй

а) намуди паҳлӯ

б) ќитъа аз рўи њамвории мењвар; 1 - ҳалқа, 2 - сӯзан, 3 - хаткӯркунаки дорусозӣ,

4 - ќавс, 5 - буриш дар ќавс, 6 - лампа

Акнун реология сохаи босуръат инкишоф ёфтаистодаи хам физикхо ва хам мутахассисони сохаи фанхои техникй мароки калон дорад. Ҳодисаҳои реологӣ дар баъзе ҳолатҳо метавонанд ба муҳити зист, ки дар он ба амал меоянд, таъсири манфӣ расонанд ва масалан, ҳангоми тарҳрезии конструксияҳои азими оҳанӣ, ки бо мурури замон деформатсия мешаванд, бояд ба назар гирифта шаванд. Онҳо дар натиҷаи паҳншавии мавод дар зери таъсири бори амалкунанда ва вазни худ ба вуҷуд меоянд.

Андозагирии дақиқи ғафсии варақҳои мисин, ки сақфҳои нишеб ва тирезаҳои витражии калисоҳои таърихӣ доранд, нишон доданд, ки ин унсурҳо дар поён назар ба боло ғафстаранд. Натичаи хамин аст ҷорӣхам мис ва хам шиша дар зери вазни худ чандинсад сол. Падидаҳои реологӣ инчунин дар бисёр технологияҳои муосир ва сарфакоронаи истеҳсолот истифода мешаванд. Намунаи коркарди дубораи пластикӣ мебошад. Аксарияти маҳсулоте, ки аз ин маводҳо сохта шудаанд, ҳоло бо усули экструзия, кашидан ва дамидани шакл истеҳсол карда мешаванд. Ин пас аз гарм кардани мавод ва фишор ба он бо суръати мувофиқ интихобшуда анҷом дода мешавад. Ҳамин тариқ, дар байни чизҳои дигар, фолгаҳо, чӯбҳо, қубурҳо, нахҳо, инчунин бозичаҳо ва қисмҳои мошинҳои дорои шаклҳои мураккаб. Афзалиятҳои хеле муҳими ин усулҳо арзон ва бепартов мебошанд.