Referat reja: Deformatsiya va uning turlari Elastik kuchi Guk qonuni

Islom Karimov nomidagi Toshkent Davlat Texnika Universiteti
Elektronika va Avtomatika fakulteti
Axborot tizimlari va texnologiyalari yo’nalishi
10k-22 guruh talabasi Rizayeva Sevinchning
Fizika fanidan
Elastiklik kuchi mavzusida yozgan


REFERAT

Reja:

1. 
   Deformatsiya va uning turlari
   
2. 
   Elastik kuchi
   
3. 
   Guk qonuni
   

Agar jismga tashqi kuch ta’sir etsa, jismni tashkil etgan zarralar bir-biriga nisbatan siljishi va ular orasidagi masofa o‘zgarishi mumkin. Natijada zarrachalar orasidagi o‘zaro ta’sir kuchlari (tortish va itarish)ning muvozanati buziladi. Agar kuch ta’sirida ular orasidagi masofa ortgan bo‘lsa, tortishish kuchlari ustunlik qiladi. Va aksincha, masofa kamaygan bo‘lsa, itarish kuchlari ustunlik qiladi. Natijada jismning turli nuqtalarida noldan farqli ichki kuchlar paydo bo‘ladi. Ichki kuchlar yig‘indisi Nyutonning uchinchi qonuniga asosan tashqi qo‘yilgan kuchga teng va unga qarama-qarshi yo‘nalgandir (77-rasm). Jismga kuch bilan ta’sir etilsa, ular cho‘zilishi, siqilishi, egilishi, siljishi yoki buralishi mumkin. Ba’zi jismlarda bunday xususiyat yaqqol kuzatiladi. Masalan, tashqi kuch ta’sirida rezina yoki prujina cho‘zilishi, siqilishi, buralishi yoki egilishi mumkin.

Deformatsiya deb tashqi kuch ta’sirida jismlar shakli va o‘lchamining o‘zgarishiga aytiladi.
Deformatsiyalar elastik va plastik deformatsiyalarga bo‘linadi. Tashqi kuch ta’siri to‘xtagandan keyin jismning o‘zgargan shakli va o‘lchami avvalgi holatiga qaytsa, bunday deformatsiya elastik deformatsiya bo‘ladi. Masalan, cho‘zilgan rezina yoki prujina tashqi ta’sir to‘xtatilgandan keyin o‘z holatiga qaytadi. Chizg‘ichni biroz egib, so‘ng qo‘yib yuborilsa, u yana to‘g‘rilanib qoladi. Bunday jismlar elastik jismlar deyiladi. Hamma jismlar ham o‘z shaklini qayta tiklamaydi. Ta’sir etayotgan tashqi kuch to‘xtaganda jismning shakli va o‘lchami tiklanmasa, bunday deformatsiya plastik deformatsiya bo‘ladi. Masalan, plastilin ezilsa yoki cho‘zilsa, u avvalgi holatiga qaytmaydi. Bunday jismlar plastik jismlar deyiladi. Quyida biz faqat elastik jismlar bilan ish ko‘ramiz

78-a rasmda ikki tayanchga gorizontal holatda qo‘yilgan yupqa taxta tasvirlangan. Agar taxta o‘rtasiga bola o‘tirsa, taxta pastga egilib to‘xtaydi (78-b rasm). Taxtaning egilishini qanday kuch to‘xtatib qoladi? Bolaning og‘irlik kuchi ta’sirida taxta egiladi, ya’ni deformatsiyalanadi. Agar bolaning og‘irlik kuchini tashqi kuch Ft desak, taxtaning egilishiga qarshilik qilayotgan ichki kuch elastiklik kuchi Fel bo‘ladi. Fel kuch Ft kuchga qarama-qarshi yo‘nalganligi uchun ular miqdor jihatdan tenglashganda, taxta egilishdan to‘xtaydi. Bunda Nyutonning uchinchi qonuni o‘rinli bo‘ladi:
→ Ft = – → Fel. (1)
Kamon iрi tarang tortilganida (79-rasm), rezina, prujina cho‘zilganida yoki siqilganida, Ft kuchga qarshi Fel kuch namoyon bo‘ladi. Guk qonuni Tayanchga mahkamlangan l o uzunlikdagi prujinaga m massali yuk osaylik. Unga ta’sir etuvchi Ft og‘irlik kuchi pastga yo‘nalgan bo‘ladi. Prujina deformatsiyalanishi natijasida Ft ga qarama-qarshi yo‘nalgan Fel kuch yuzaga keladi (80-rasm). Natijada prujina Δl ga cho‘ziladi: Δl = l – l o . Bunga prujinaning absolyut uzayishi yoki absolyut deformatsiya deyiladi. Fel elastiklik kuchi Ft og‘irlik kuchga tenglashganida, prujina cho‘zilishdan to‘xtaydi. Prujinaga ta’sir etuvchi kuchni oshirib borsak, absolyut deformatsiya ham proporsional ortib boradi (81-rasm). Demak, elastiklik kuchi absolyut uzayishga to‘g‘ri proporsional ekan, ya’ni:
F=kl
Bunda k – elastiklik kuchi va absolyut uzayishini bog‘lovchi koeffisiyenti bo‘lib, deformatsiyalanayotgan prujinaning bikirligi deb ataladi. (2) formulada minus ishorasining qo‘yilishiga sabab elastiklik kuchi va absolyut uzayishning qarama-qarshi yo‘nalishga ega ekanligidir. Bu formuladan k ni topsak:
Xalqaro birliklar sistemasida prujina bikirligining birligi – N/m. (2) formula quyidagicha ta’riflanadi: Elastiklik kuchi tashqi kuch ta’siridagi deformatsiya kattaligiga to‘g‘ri proporsional. Bu qonunni 1660-yilda ingliz olimi Robert Guk kashf etgan. Shuning uchun u Guk qonuni deb ataladi. Jism (prujina, sim)ning bikirligi k qancha katta bo‘lsa, uni cho‘zish yoki siqish, ya’ni deformatsiyalash shuncha qiyin kechadi. Bikirlik koeffitsiyenti turli jismlar uchun turlicha qiymatga ega. Uzunligi l, ko‘ndalang kesim yuzasi S bo‘lgan sterjenning bikirligi – k quyidagicha ifodalanadi:
k = E S/ l .
Bunda E – sterjen yasalgan moddaning elastiklik moduli (Yung moduli) deb ataladi, u turli moddalar uchun turlicha bo‘ladi. Prujina Ft tashqi kuch ta’sirida siqilganida, u ∆l ga qisqaradi. Kuch ortib borishi bilan ∆l ham proporsional ravishda oshib boradi (82-rasm), ya’ni Guk qonuni o‘rinli bo‘ladi. Kundalik turmushimizda cho‘zilish va siqilish deformasiyalaridan tashqari egilish (83-rasm), siljish (84-rasm) va buralish (85-rasm) deformasiyalarini ham kuzatishimiz mumkin. Guk qonunining bajarilishi kichik deformasiyalar uchun o‘rinli. Elastik deformatsiyaning tashqi kuchga bog‘liqligi grafigi (86-rasm) tashqi kuchning ma’lum qiymatigacha koordinata boshidan o‘tuvchi to‘g‘ri chiziqdan iborat bo‘lib, unda Guk qonuni bajariladi.
Guk qonuni to‘g‘ri bajariladigan tashqi kuchning chegarasi elastiklik chegarasi deb ataladi. 86-rasmda elastiklik chegarasi 2,3 N ga teng. Katta deformasiyalar uchun deformasiya va kuch orasidagi bog‘lanish ancha murakkab ko‘rinishga ega bo‘lib, kuch ortib borishi bilan plastik deformasiyaning ta’siri ortib boradi. Bunda deformasiyalangan jismlar kuch ta’siri to‘xtaganidan so‘ng o‘z shaklini qaytib to‘liq tiklamaydi.
Harqanday qattiq jism tashqi kuchlar ta'sirida o’zining shaklini va xajmini o’zgartiradi. Bunday o’zgarish dеformatsiya dеb ataladi. Tashqaridan qo’yilgan kuchlarning ta'siri to’xtashi bilan yo’qolib kеtuvchi dеformatsiyalar elastik dеformatsiyalar dеb ataladi. Kuchlarning ta'siri to’xtagandan so’ng jismda saqlanib qoluvchi dеformatsiyalar plas­tik yoki qoldiq deformatsiyalari dеb ataladi.

Dеformatsiyalanish jarayonida qattiq jismni tashkil etuvchi zarrachalar (molеkulalar va atomlar)ning ma'lum qismi bir-birlariga nisbatan siljiydi. Bunday siljishga qattiq jism tarkibidagi zaryadlangan zarrachalar orasidagi elеktromagnit kuchlari qarshilik ko’rsatadi. (Zaryadlangan zarrachalar orasidagi o’zaro ta'sir kuchlari elеktromag­nit ta'sir kuchlari dеb ataladi). Natijada dеformatsiyalanayotgan qat­tiq jismda son jixatidan tashqaridan qo’yilgan kuchga tеng, lеkin qarama-qarshi yo’nalishga ega bo’lgan ichki kuch-elastiklik kuchi vujudga kеladi. Dеformatsiyalarning turlari juda ko’p bo’lib tushunish oson bo’lishi uchun eng sodda dеformatsiyalardan birini-bir tomonlama cho’zilish yoki bir tomonlama siqilishni qarab chiqaylik.

3.1 – rasm

Uzunligi l ga, ko’ndalang kеsimining yuzi esa S ga tеng bo’lgan bir jinsli rеzina stеrjеn stol sirtiga qo’yilgan va uning bir uchi dеvorga maxkamlangan bo’lsin (3.1-rasm). Agar X o’qining musbat yunalishi bo’yicha stеrjеn ko’ndalang kеsimning yuzaga tik ravishda tashqi kuch ta'sir qilsa, stеrjеnning uzunligi x qiymatga ortadi, ya'ni cho’ziladi. Dеformatsiyalanish (cho’zilish) jarayonida, stеrеjеnda uni avvalgi xoliga qaytarishga intiluvchi, son jixatidan kuchga tеng lеkin qarama-qarshi yo’nalishga ega bo’lgan elastiklik kuchi vujudga kеladi.
Dеformatsiyalanish darajasini stеrjеn uzunligining nisbiy o’zgarishi orqali bеlgilanadi. Dеformatsiyaga sabab bo’lgan tashqi ta'sir esa ta'sir etuvchi kuchning stеrjеn ko’ndalang kеsimi yuziga nisbati orqali aniqlanadi. Tashqi va elastiklik kuchlari son qiymatlari bo’yicha o’zaro tеng, yo’nalishlari esa qarama-qarshi ekanligini e'tiborga olib, bu kuchlarning X o’qiga proеktsiyalarini quyidagicha yozish mumkin:
; (3.6)
bunda ni mеxanik kuchlanish dеb atalib, u kuzatilayotgan stеrjеn ko’ndalang kеsimining birlik yuziga to’g’ri kеladigan elastiklik kuchini ifodalaydi.
Ingliz olimi Robеrt Guk tajribalar asosida elastiklik dеformatsiyalarda vujudga kеluvchi kuchlanish nisbiy cho’zilishga proportsional ekanligini ifodalovchi qonuni yaratadi. Gukning bu qonunini bir tomonlama cho’zilish yoki siqilishdan iborat dеformatsiyalar uchun quyidagicha yozish mumkin:
(3.7)
(3.7)dagi - o’zgarmas kattalik bo’lib, stеrjеnning qanday matеrialdan yasalganligiga va uning fizik xolatiga bog’liq. Е-ni elas­tiklik moduli yoki Yung moduli dеyiladi. (3.7) ga - ning ifodasini kеltirib qo’yib Yung modulini aniqlash mumkin:
(3.8)
tеng bo’lganda nisbiy uzayish bo’ladi va Е son jixatdan ga tеng bo’lib qoladi. Dеmak, (3.8)dan foydalanib, quyidagi xulosaga kеlish mumkin: Yung moduli Е son jixatdan stеrjеn uzunligini ikki marta orttirilganda vujudga kеladigan kuchlanishga tеng.
Guk qonuniga asosan kuchlanish nisbiy cho’zilishga chiziqli bog’langan ekan. Tajribalar Guk qonuni faqat elastik dеformatsiyaning kichik qiymatlarida aniq bajarilishini ko’rsatadi. 3.2-rasmda ba'zi bir mеtallar uchun kuchlanishnig nisbiy uzayishga bog’liqlik grafigi kеltirilgan.

3.2-rasm
Bog’lanishning 0 dan a' gacha qismi to’g’ri chiziqdan iborat bo’lib, nisbiy uzayishining qiymatlari a' dan kichik bo’lgan xollarda Guk qonunining to’la bajarilishini ko’rsatadi. Makromolеkulalardan tashkil topgan jismlar - polimеrlar uchun bu bog’lanish mutlaqo o’zgacha haraktеrga egadir. Makromolеkula dеb atalishning boisi shundan iboratki, polimеrda har bir molеkula juda ko’p miqdordagi atomlardan tashkil topgan. Masalan, polipropilеn dеb ataluvchi polimеrning bir dona zanjirsimon molеkulasi 10 000 lab polipropilеn molеkulalarining bir-biriga qo’shilishidan hosil bo’lgan. Bunday polimеrlarning elastik dеformatsiyalanishidagi nisbiy o’zgarish 600% dan ham yuqori qiymatga ega bo’lishi mumkin.

Xulosa
Jismga taʼsir etuvchi kuchlar olinganda uning avvalgi geometrik oʻlchamlarini tiklash xususiyati. Jismlarning E.gi ularni tashkil qiladigan atomlar (molekulalar) ning taʼsir kuchlari (ichki kuchlar) mahsulidir. Ichki kuchlar normal va urinma kuchlarga boʻlinadi. Normal kuchlar atomlar orasidagi masofaga bogʻliq. Ular atomlarni yaqinlashtiruvchi yoki uzoqlashtiruvchi boʻladi. Urinma kuchlar atomni boshqa atomlar bilan tutashtiruvchi toʻgʻri chiziqlar orasidagi burchaklarga, jismning energiyasi atomlari orasidagi masofalarga va yuqorida aytilgan burchaklarga bogʻliq. Tashqi kuchlar taʼsir etmasa, qattiq jismlarda mutlaq nol trada atomlar muvozanat holatini egallaydi, yaʼni har bir atomga taʼsir etuvchi kuchlarning yigʻindisi nolga teng, atomning potensial energiyasi minimum qiymatda boʻladi. Tashqi kuchlar taʼsirida atomlar muvozanat holatidan chiqib, jismning potensial energiyasi ortadi (rasmga q.). Bu ortish miqdori jismning hajmi va shakli oʻzgarishi (deformatsiya) uchun tashqi kuchlar bajargan ishga teng. Tashqi kuchlar olib tashlanganidan keyin atomlari muvozanat holatidan chiqib, elastik deformatsiyalangan jismning hajmi va shakli nobarqaror boʻlib qoladi va oʻz-oʻzidan avvalgi muvozanat holatiga qayta boshlaydi (atomlar muvozanat holati atrofida tebranadi). Jismda toʻplangan ortiqcha potensial energiya tebranuvchi atomlarning kinetik energiyasiga, yaʼni issiqlikka aylanadi. Atomlar orasidagi masofa va burchaklarning oʻzgarishi ularning muvozanat holatlaridagidan kam farq qilsa, bu oʻzgarishlar atomlar orasidagi taʼsir etuvchi kuchlarga mutanosib (proporsional) boʻladi. Bu hol xuddi prujinaning qanchalik koʻp yoki kam choʻzilishi yoki siqilishi unga qoʻyilgan kuchga mutanosib ekanligiga oʻxshaydi. Shu sababli, jismni shartli ravishda prujinalar bilan atomlar toʻplami deb faraz qilish mumkin. Jismning E.ligini ifodalovchi konstanta materialning elastiklik modulini aks ettiradi. Jismning elastik deformatsiyasi unga taʼsir etuvchi kuchga bogʻliq boʻlib, elastiklik nazariyasi fanining asosi boʻlgan Guk qonunita. boʻysunadi.

Tashqi kuchlarni taʼsir ettirish va olish oʻrniga faqat trani (erish trasidan past tragacha) oʻzgartirsak ham jismning atomlari muvozanat holati atrofida kichik amplituda bilan tebrana boshlaydi, yaʼni issiqlik atomlarning kinetik energiyasiga aylanadi. Bu hol materialning elastiklik moduli oʻzgarishiga olib keladi, ammo jarayonlarning asl mohiyatiga taʼsir etmaydi.
Suyuqliklarda atomlarning issiqlikdan tebranish amplitudasi muvozanatdagi atomlar orasidagi masofalarga teng boʻladi, natijada atomlar oʻz joylarini osongina almashtiradi va issiqlikdan tebranish tezligiga qaraganda ancha kam tezlik bilan taʼsir qilayotgan urinma kuchga qarshilik koʻrsatmaydi. Shu sababli, suyukliklar va gazlar shakl E.ligi xususiyatiga ega emas.
Gaz holatidagi moddalarning atomlari yoki molekulalari orasidagi masofa ularning siqilgan (yaʼni suyultirilgan) holatidagidan ancha katta boʻladi. Gazlar (bugʻlar)ning E.ligi gaz molukulalarining gaz hajmini chegaralagan idish devoriga urilishi bilan aniqlanadi.
Jismlar va materiallarning E. xossasini bilish ularning xususiyatlarini oʻrganishda, ulardan mahsulotlar tayyorlashda, kiyimboshlar tikishda, ularni binolar va inshootlar qurishda ishlatishda juda muhim hisoblanadi.

Foydalanilgan adabiyotlar:

https://uz.wikipedia.org/wiki/Elastiklik
https://aim.uz/Elastiklik
1.V.A. Timanyuk i dr. "Biofizika". Visshaya shkola. Kiev, 2004.
2.V.O.Samoylov "Meditsinskaya biofizika"Spetslit., Sankt-Peterburg, 2007
3.G.A.Bordovskiy "Fizicheskie osnovi estestvoznaniya", ROFA, 2004.
4.Ahmadjanov O.I. Fizika kursi. 1,2,3-qism.-T.; O'qituvchi, 1987., 1988., 1989
5. Abdullaev G.A. Fizika. - T.; O'qituvchi, 1989y. - 296 b.
6.Tursunov S., Kamolov J. "Umumiy fizika kursi".-Toshkent,1996 y.
7.N.Norboev, X.Arg'inboev, X.Abdullaev "Fizikadan amaliy mashg'ulotlar".-Toshkent, 1993y.
8.Raxmatullaev M.N. "Umumiy fizika kursi".-1995 y.
9.Essaulova I.A i dr. "Rukovodstvo k laboratornim rabotam po meditsinskoy i biologicheskoy fizike". M.,"Visshaya shkola" 1987.