Fizika va astronomiya asoslari

Elastiklik kuchlari.
Tashqi kuchlar ta’sirida dеfоrmatsiyalangan jismlarda yuzaga kеladigan kuch - elastiklik kuchi dеyiladi.
Dеfоrmatsiya ikki хil: elastik va nоelastik bo’ladi. Elastik dеfоrmatsiyada tashqi kuchlarning ta’siri to’хtagandan sung jism o’z shakli va o’lchamlarini tiklaydi. Nоelastik dеfоrmatsiyada jism o’zining shakli va ulchamlarini to’liq tiklamaydi. Bоshqa tоmоndan dеfоrmatsiyani siqilish, cho’zilish, buralish kabi turlari mavjud. Eng оddiy dеfоrmatsiya-chiziqli cho’zilayotgan yoki qisilayotgan prujinaning dеfоrmatsiyasini ko’rib chiqamiz. Buning uchun bir tоmоni biriktirilgan, ikkinchi tоmоni Х o’qi bo’yicha хarakatlana оladigan prujinani оlamiz.
Prujinani ∆х kattalikka cho’zishda, uni muvоzanat vaziyatiga qaytaruvchi Fel kuchi paydо bo’ladi. Bu хоlat uchun Guk qоnuni mavjud: elastiklik kuchi dеfоrmatsiya kattaligiga tugri prоpоrtsiоnal.
Fel=-kx (1)
bu еrda х- siljish kattaligi; k- prujinaning bikrligi. "-" ishоra Fel bilan x- ni qarama-qarshi yo’nalganligini bildiradi. Insоnning хayotiy faоliyatida elastiklik kuchi katta o’rin tutadi. Ayniqsa оdam sklеtining tayanch - sistеmalarida elastiklik kuchining ahamiyati juda kattadir. Urilishdagi yuklama vaqtida, yiqilishida, sakrashda va bоshqa qisqa muddatli kuch yuklamalari paydо bo’lganda, sklеtga ta’sir etuvchi kuch оdamni хususiy оg’irligidan 15-20 marta оrtib kеtadi. Sklеtning elastikligi va mustaхkamligi bunday yuklamalarga bardоsh bеradi. Bоshqa elastik jismlar kabi, suyaklar, mushaklar, paylar yuklama ta’sirida dеfоrmatsiyalanadi. Insоn tanasida dеfоrmatsiyaning хar qanday turi yuzaga kеladi.
Qattiq jism mехanikasi.
Xar qanday qattiq jism tashqi kuchlar ta’sirida o’zining shaklini va xajmini o’zgartiradi. Bunday o’zgarish deformatsiya deb ataladi. Tashqaridan qo’yilgan kuchlarning ta’siri to’xtashi bilan yo’qolib ketuvchi deformatsiyalar elastik deformatsiyalar deb ataladi.
Kuchlarning ta’siri to’xtagandan so’ng jismda saqlanib qoluvchi deformatsiyalar plastik yoki qoldiq demormatsiyalari deb ataladi.
Deformatsiyalanish jarayonida qattiq jismni tashkil etuvchi zarrachalar (molekulalar va atomlar)ning ma’lum qismi bir-birlariga nisbatan siljiydi. Bunday siljishga qattiq jism tarkibidagi zaryadlangan zarrachalar orasidagi elektromagnit kuchlari qarshilik ko’rsatadi. (Zaryadlangan zarrachalar orasidagi o’zaro ta’sir kuchlari elektromagnit ta’sir kuchlari deb ataladi).
Natijada deformatsiyalanayotgan qattiq jismda son jixatidan tashqaridan qo’yilgan kuchga teng lekin qarama-qarshi yo’nalishga ega bo’lgan ichki kuch-elastiklik kuchi vujudga keladi. Deformatsiyalarning turlari juda ko’p bo’lib tushunish oson bo’lishi uchun eng sodda deformatsiyalardan birini-bir tomonlama cho’zilish yoki bir tomonlama siqilishni qarab chiqaylik.
U

Rasm 1
zunligi ga, ko’ndalang kesimining yuzi, esa S ga teng bo’lgan bir jinsli rezina sterjen stol sirtiga qo’yilgan va uning bir uchi devorga mahkamlangan bo’lsin. (1-rasm). Agar X o’qining musbat yo’nalishi bo’yicha sterjen ko’ndalang kesimining yuzaga tik ravishda tashqi kuch F ta’sir qilsa, sterjenning uzunligi X qiymatga ortadi, ya’ni cho’ziladi.
Deformatsiyalanish (cho’zilish) jarayonida, sterjenda uni avvalgi xoliga qaytarishga intiluvchi, son jixatidan Ftash kuchga teng lekin qarama-qarshi yo’nalishga ega bo’lgan Fel elastiklik kuchi vujudga keladi.
Deformatsiyalanish darajasini sterjen uzunligining nisbiy o’zgarishi orqali belgilanadi. Deformatsiyaga sabab bo’lgan tashqi ta’sir esa ta’sir etuvchi kuchning sterjen ko’ndalang kesimi yuziga nisbati orqali aniqlanadi. -kuchlanish tashqi va elastiklik kuchlari son qiymatlari bo’yicha o’zaro teng, yo’nalishlari esa qarama-qarshi ekanligini e’tiborga olib, bu kuchlarning X o’qiga proyektsiyalarini qo’yidagicha yozish mumkin:

Fel=-Ftash (1)

bunda ni mexanik kuchlanish deb atalib, u kuzatilayotgan sterjen ko’ndalang kesimining birlik yuziga to’g’ri keladigan elastiklik kuchini ifodalaydi.

Ingliz olimi Robert Guk tajribalar asosida elastik deformatsiyalarda vujudga keluvchi kuchlanish nisbiy cho’zilishga proportsional ekanligini ifodalovchi qonuni yaratadi. Gukning bu qonunini bir tomonlama cho’zilishi yoki siqilishdan iborat deformatsiyalar uchun quyidagicha yozish mumkin:
Fel=-kx - Bunga Guk qonuni deyiladi.


(2)
(2) dagi E-o’zgarmas kattalik bo’lib, sterjinning qanday materialdan yasalganligiga va uning fizik xolatiga bog’iq. E-ni elastiklik modulini yoki Yung moduli deyiladi. (2) ga E-ning ifodasini keltirib qo’yib Yung modulini aniqlash mumkin:
(3)
S=1 teng bo’lganda nisbiy uzayish bo’ladi va E son jixatidan Fel ga teng bo’lib qoladi. Demak, (3) dan foydalanib, quyidagi xulosaga kelish mumkin: Yung moduli E son jixatdan sterjen uzunligini ikki marta orttirilganda vujudga keladigan kuchlanishga teng.
Qоldiq dеfоrmatsiyasi. Cho’zilish diagrammasi Guk qonuniga asosan kuchlanish nisbiy cho’zilishga chiziqli bog’langan ekan. Tajribalar Guk qonuni faqat elastik deformatsiyaning kichik qiymatlarida aniq bajarilishini ko’rsatadi. 2-rasmda ba’zi bir metallar uchun kuchlanishning nisbiy uzayishga bog’liqlik grafigi keltirilgan. Bog’lanishning 0 dan a -gacha

Rasm 2
to’g’ri chiziqdan iborat bo’lib, nisbiy uzayishining qiymatlari a - dan kichik bo’lgan xollarda Guk qonunining to’la bajarilishini ko’rsatadi.
Mikromolekulalardan tashqil topgan jismlar-polimerlar uchun bu bog’lanish mutlaqo o’zgacha xarakterga egadir. Mikromolekula deb atalishning boisi shundan iboratki, polimerda har bir molekula juda ko’p miqdordagi atomlardan tashqil topgan. Masalan, polipropilen deb ataluvchi polimerning bir dona zanjirsimon moleuklasi 10 000 atom bog’lanishga ega polipropilen (-SN2-SN2-) molekulalarining bir-biriga qo’shilishidan xosil bo’lgan. Bunday polimerlarning elastik deformatsiyalanishidagi nisbiy o’zgarish 600 % dan ham yuqori qiymatiga ega bo’lishi mumkin.
2-rasmdagi grafikni analiz qilaylik. Grafikda to’g’ri chiziqli (0,a) qismida tashqi kuch to’xtatilsa deformatsiya yo’qolib ichki o’zning boshlangich xolatiga to’la qaytadi. Agar a qismdan o’tsa va undan oshsa deformatsiyada qoldiq sezila boshlaydi. Shuning uchun (0,a) qismini elastiklik chegarasi, yoki proportsionallik chegarasi deyiladi. Bu qismda Guk qonuni bajariladi.
el- elastik kuchlanish deyiladi. (a,b) tomondagi deformatsiya plastik deformatsiya plastik kuchlanish deyiladi.
Plastik demormatsiyalar, elastik deformatsiyadan osonroq sodir bo’ladi.
Plastik deformatsiya sodir bo’lganda, tashqi kuch to’xtatilganda jism dastlabki xolatiga to’la qaytmaydi. Masalan: Siljishda jism dastlabki uzunligidan uzun bo’lib qoladi. 2-rasmda (bd) qismi ham plastik deformatsiya qismidir. Agar deformatsiya (d) dan oshirilsa jism osongina uziladi yoki grafikda pastga yo’nalgan qismi. Bu chegara (d) mustahkamlik chegarasi deyiladi.
m-mustahkamlik kuchlanish chegarasi deyiladi. Agar texnologiyada elastik chegara, mustahkamlik chegaraga yaqin bo’lsa bunday jismlar mo’rt jismlar deyiladi. Masalan: toblangan po’lat agar ko’proq plastik deformatsiya bera oladigan jismlar plastik jismlar deyiladi, bularga qo’rg’oshin, rux, mis, simlar kiradi. Jismni mo’rt yoki elastik bo’lishi ta’sir kuchini, ta’sir qilish vaqtiga ham bog’liq bo’ladi. Plastik deformatsiya xolida kuchni uzoq saqlab turilsa katta plastik deformatsiya olish mumkin, bunga qattiq jismlarni oquvchanligi deyiladi.
Umuman real protsesslarda deformatsiyaning vaqtga bog’liqligi murakkab protsessdir.
Masalan: shisha, smola, mum kabi jismlarga tashqi kuch qisqa ta’sir etsa tez uziladi.Agar uzoq vaqt sekin ta’sir etsa u oqadi.