Что такое жесткость пружины и как ее рассчитать. Как найти коэффициент жёсткости пружины: формула, определение

Формула жесткости пружины - едва ли не самый важный момент в теме об этих упругих элементах. Ведь именно жесткость играет очень важную роль в том, благодаря чему эти комплектующие используются так широко.

Сегодня без пружин не обходится практически ни одна отрасль промышленности, они используются в приборо- и станкостроении, сельском хозяйстве, производстве горно-шахтного и железнодорожного оборудования, энергетике, других отраслях. Они верой и правдой служат в самых ответственных и критических местах различных агрегатов, где требуются присущие им характеристики, в первую очередь жесткость пружины, формула которой в общем виде очень проста и знакома детям еще со школы.

Особенности работы

Любая пружина представляет собой упругое изделие, которое в процессе эксплуатации подвергается статическим, динамическим и циклическим нагрузкам. Основная особенность этой детали - она деформируется под приложенным извне усилием, а когда воздействие прекращается - восстанавливает свою первоначальную форму и геометрические размеры. В период деформации происходит накопление энергии, при восстановлении - ее передача.

Именно это свойство возвращаться к исходному виду и принесло широкое распространение этим деталям: они отличные амортизаторы, элементы клапанов, предупреждающие превышение давления, комплектующие для измерительных приборов. В этих и других ситуациях, благодаря умению упруго деформироваться, они выполняют важную работу, поэтому от них требуется высокое качество и надежность.

Виды пружин

Видов этих деталей существует много, самыми распространенными являются пружины растяжения и сжатия.

• Первые из них без нагрузки имеют нулевой шаг, то есть виток соприкасается с витком. В процессе деформации они растягиваются, их длина увеличивается. Прекращение нагрузки сопровождается возвращением в первоначальную форму - опять витком к витку.
• Вторые - наоборот, изначально навиваются с определенным шагом между витками, под нагрузкой сжимаются. Соприкосновение витков является естественным ограничителем для продолжения воздействия.

Изначально именно для пружины растяжения было найдено соотношение массы подвешенного на ней груза и изменения ее геометрического размера, которое и стало основой для формулы жесткости пружины через массу и длину.

Какие еще бывают виды пружин

Зависимость деформации от прилагаемой внешней силы справедлива и для других видов упругих деталей: кручения, изгиба, тарельчатых, других. Не важно, в какой плоскости к ним прилагаются усилия: в той, где расположена осевая линия, или перпендикулярной к ней, производимая деформация пропорциональна усилию, под воздействием которого она произошла.

Основные характеристики

Независимо от вида пружин, особенности их работы, связанные с постоянно деформацией, требуют наличия таких параметров:

• Способности сохранять постоянное значение упругости в течение заданного срока.
• Пластичности.
• Релаксационной стойкости, благодаря которой деформации не становятся необратимыми.
• Прочности, то есть способности выдерживать различные виды нагрузок: статические, динамические, ударные.

Каждая из этих характеристик важна, однако при выборе упругой комплектующей для конкретной работы в первую очередь интересуются ее жесткостью как важным показателем того, подойдет ли она для этого дела и насколько долго будет работать.

Что такое жесткость

Жесткость - это характеристика детали, которая показывает, просто или легко будет ее сжать, насколько большую силу нужно для этого приложить. Оказывается, что возникающая под нагрузкой деформация тем больше, чем больше прилагаемая сила (ведь возникающая в противовес ей сила упругости по модулю имеет то же значение). Потому определить степень деформации можно, зная силу упругости (прилагаемое усилие) и наоборот, зная необходимую деформацию, можно вычислить, какое требуется усилие.

Физические основы понятия жесткость/упругость

Сила, воздействуя на пружину, изменяет ее форму. Например, пружины растяжения/сжатия под влиянием внешнего воздействия укорачиваются или удлиняются. Согласно закону Гука (так называется позволяющая рассчитать коэффициент жесткости пружины формула), сила и деформация между собой пропорциональны в пределах упругости конкретного вещества. В противодействие приложенной извне нагрузке возникает сила, такая же по величине и противоположная по знаку, которая направлена на восстановление исходных размеров детали и ее форму.

Природа этой силы упругости - электромагнитная, возникает она как следствие особого взаимодействии между структурными элементами (молекулами и атомами) материала, из которого изготовлена данная деталь. Таким образом, чем жесткость больше, то есть чем труднее упругую деталь растянуть/сжать, тем больше коэффициент упругости. Этот показатель используется, в частности, при выборе определенного материала для изготовления пружин для использования в различных ситуациях.

Как появился первый вариант формулы

Формула для расчета жесткости пружины, которая получила название закона Гука, была установлена экспериментально. В процессе опытов с подвешенными на упругом элементе грузами разной массы замерялась величина его растяжения. Так и выяснилось, что одна и та же испытуемая деталь под разными нагрузками претерпевает различные деформации. Причем подвешивание определенного количества гирек, одинаковых по массе, показало, что каждая добавленная/снятая гирька увеличивает/уменьшает длину упругого элемента на одинаковую величину.

В итоге этих экспериментов появилась такая формула: kx=mg, где k - некий постоянный для данной пружины коэффициент, x - изменение длины пружины, m - ее масса, а g - ускорение свободного падения (примерное значение - 9,8 м/с²).

Так было открыто свойство жесткости, которое, как и формула для определения коэффициента упругости, находит самое широкое применение в любой отрасли промышленности.

Формула определения жесткости

Изучаемая современными школьниками формула, как найти коэффициент жесткости пружины, представляет собой соотношение силы и величины, показывающей изменение длины пружины в зависимости от величины данного воздействия (или

равной ему по модулю силы упругости). Выглядит эта формула так: F = -kx. Из этой формулы коэффициент жесткости упругого элемента равен отношению силы упругости к изменению его длины. В международной системе единиц физических величин СИ он измеряется в ньютонах на метр (Н/м).

Другой вариант записи формулы: коэффициент Юнга

Деформация растяжения/сжатия в физике также может описываться несколько видоизмененным законом Гука. Формула включает значения относительной деформации (отношения изменения длины к ее начальному значению) и напряжения (отношения силы к площади поперечного сечения детали). Относительная деформация и напряжение по этой формуле пропорциональны, а коэффициент пропорциональности - величина, обратная модулю Юнга.

Модуль Юнга интересен тем, что определяется исключительно свойствами материала, и никак не зависит ни от формы детали, ни от ее размеров.

К примеру, модуль Юнга для ста

ли примерно равен единице с одиннадцатью нулями (единица измерения - Н/кв. м).

Смысл понятия коэффициент жесткости

Коэффициент жесткости - коэффициент пропорциональности из закона Гука. Еще он с полным правом называется коэффициентом упругости.

Фактически он показывает величину силы, которая должна быть приложена к упругому элементу, чтобы изменить его длину на единицу (в используемой системе измерений).

Значение этого параметра зависит от нескольких факторов, которыми характеризуется пружина:

• Материала, используемого при ее изготовлении.
• Формы и конструктивных особенностей.
• Геометрических размеров.

По этому показателю можно сд

елать вывод, насколько изделие устойчиво к воздействию нагрузок, то есть каким будет его сопротивление при приложении внешнего воздействия.

Особенности расчета пружин

Показывающая, как найти жесткость пружины, формула, наверное, одна из наиболее используемых современными конструкторами. Ведь применение эти упругие детали находят практически везде, то есть требуется просчитывать их поведение и выбирать те из них, которые будут идеально справляться с возложенными обязанностями.

Закон Гука весьма упрощенно показывает зависимость деформации упругой детали от прилагаемого усилия, инженерами используются более точные формулы расчета коэффициента жесткости, учитывающие все особенности происходящего процесса.

Например:

• Цилиндрическую витую пружину современная инженерия рассматривает как спираль из проволоки с круглым сечением, а ее деформация под воздействием существующих в системе сил представляется совокупностью элементарных сдвигов.
• При деформации изгиба в качестве деформации рассматривается прогиб стержня, расположенного концами на опорах.

Особенности расчета жесткости соединений пружин

Важный моментом является расчет нескольких упругих элементов, соединенных последовательно или параллельно.

При параллельном расположении нескольких деталей общая жесткость этой системы определяется простой суммой коэффициентов отдельных комплектующих. Как нетрудно заметить, жесткость системы больше, чем отдельной детали.

При последовательном расположении формула более сложная: величина, обратная суммарной жесткости, равна сумме величин, обратных к жесткости каждой комплектующей. В этом варианте сумма меньше слагаемых.

Используя эти зависимости, легко определиться с правильным выбором упругих комплектующих для конкретного случая.

Мы уже неоднократно пользовались динамометром – прибором для измерения сил. Познакомимся теперь с законом, позволяющим измерять силы динамометром и обуславливающим равномерность его шкалы.

Известно, что под действием сил возникает деформация тел – изменение их формы и/или размеров . Например, из пластилина или глины можно вылепить предмет, форма и размеры которого будут сохраняться и после того, когда мы уберём руки. Такую деформацию называют пластической. Однако, если наши руки деформируют пружину, то когда мы их уберём, возможны два варианта: пружина полностью восстановит форму и размеры или же пружина сохранит остаточную деформацию.

Если тело восстанавливает форму и/или размеры, которые были до деформации, то деформация упругая . Возникающая при этом в теле сила – это сила упругости, подчиняющаяся закону Гука :

Поскольку удлинение тела входит в закон Гука по модулю, этот закон будет справедлив не только при растяжении, но и при сжатии тел.

Опыты показывают: если удлинение тела мало по сравнению с его длиной, то деформация всегда упругая; если удлинение тела велико по сравнению с его длиной, то деформация, как правило, будет пластической или даже разрушающей . Однако, некоторые тела, например, резинки и пружины деформируются упруго даже при значительных изменениях их длины. На рисунке показано более чем двухкратное удлинение пружины динамометра.

Для выяснения физического смысла коэффициента жёсткости, выразим его из формулы закона. Получим отношение модуля силы упругости к модулю удлинения тела. Вспомним: любое отношение показывает, сколько единиц величины числителя приходится на единицу величины знаменателя. Поэтому коэффициент жёсткости показывает силу, возникающую в упруго деформированном теле при изменении его длины на 1 м.

1. Динамометр является...
2. Благодаря закону Гука в динамометре наблюдается...
3. Явлением деформации тел называют...
4. Пластически деформированным мы назовём тело, ...
5. В зависимости от модуля и/или направления приложенной к пружине силы, ...
6. Деформацию называют упругой и считают подчиняющейся закону Гука, ...
7. Закон Гука носит скалярный характер, так как с его помощью можно определить только...
8. Закон Гука справедлив не только при растяжении, но и при сжатии тел, ...
9. Наблюдения и опыты по деформации различных тел показывают, что...
10. Ещё со времени детских игр мы хорошо знаем, что...
11. По сравнению с нулевым штрихом шкалы, то есть недеформированным начальным состоянием, справа...
12. Чтобы понять физический смысл коэффициента жёсткости, ...
13. В результате выражения величины «k» мы...
14. Ещё из математики начальной школы мы знаем, что...
15. Физический смысл коэффициента жёсткости состоит в том, что он...

Вы хорошо учили физику в школе? Знаете основные физические законы и смогли бы вот так просто взять и рассчитать, к примеру, жесткость пружины? Начнём с теоретических знаний. Жесткость пружины – это коэффициент, связывающий удлинение упругого тела и возникающую вследствие этого удлинения силу упругости. Жесткость пружины ещё называют коэффициентом упругости или коэффициентом Гука, так как относится жесткость пружины именно к закону Гука. Что же такое сила упругости, которая упоминается в данном законе? Сила упругости – это сила, которая возникает при деформации тела и противодействующая этой деформации.

Математический метод

Как определить жесткость пружины или же, по терминологии такой науки, как физика, коэффициент жесткости пружины? Для этого нужно знать простую формулу, по которой и высчитывается жесткость пружины. Эта формула, а точнее закон Гука, выглядит так: F=|kx|, где k – это коэффициент упругости пружины, x – это удлинение пружины или же, как её ещё называют, величина деформации пружины. А величина, обозначенная буквой F, соответственно, сила упругости, которую мы и высчитываем. Чтобы узнать, какова жесткость пружины необходимо измерить две другие величины, обозначенные в формуле, пользуясь стандартными математическими законами. Далее следует просто решить уравнение с одним неизвестным.

Опытный метод

Чтобы понять, как найти жесткость пружины, а точнее, определить коэффициент жесткости пружины опытным путем, следует произвести следующие манипуляции. Вам необходимо деформировать тело, прилагая к нему силу. Самый простой вид деформации – это сжатие или растяжение. Коэффициент жесткости показывает именно то, какую силу необходимо приложить к телу, чтобы упруго деформировать его на единицу длины. Мы сейчас говорим об упругой деформации, когда тело принимает свою первоначальную форму после совершения воздействия на него. Для того чтобы провести этот наглядный эксперимент вам потребуются следующие вещи:

• калькулятор,
• ручка,
• тетрадь,
• пружина,
• линейка,
• груз.

Итак, один конец пружины закрепите вертикально, а второй оставьте свободным. Измерьте длину пружины и запишите результат в тетрадь (это будет значение x1). Подвесьте к свободному концу пружины груз весом в сто граммов и опять измерьте длину пружины, запишите значение (x2). Рассчитайте абсолютное удлинение пружины (разница значений x1 и x2). При небольших сжатиях и растяжениях сила упругости пропорциональна деформации. Здесь уже применяем Закон Гука, согласно которому Fупр = |kx|, где k и является коэффициентом жесткости. Для того чтобы найти нужный нам коэффициент жесткости надо силу растяжения разделить на удлинение пружины. Силу растяжения находим следующим образом: Fупр = - N = -mg. Отсюда следует, что mg = kx. А значит, k = mg/x. Дальше все просто: подставьте известные вам значения в формулу и найдите, чему равна жёсткость пружины.

Инструкция

Обратите внимание

Линейка измеряет удлинение в сантиметрах, если применить найденное значение без перевода в метры, получится ошибочный расчет жесткости пружины.

Полезный совет

1см =0,01м.
4 см= 4*0,01 = 0,04 м.

Научиться определять жесткость воды стоит каждой домохозяйке, чтобы предотвратить поломку бытовой техники, порчу белья, а так же постараться уберечь свой организм от нежелательных последствий в виде сухой кожи и камней в почках. Существует несколько простых способов узнать, какова жесткость воды из вашего крана.

Инструкция

В общих чертах составить впечатление о том, насколько жестка ваша вода, можно, проследив наличие на бытовых приборах и . Если жесткость воды повышена, то спираль чайника, краны, металлические поверхности покроются немалым слоем накипи. Она имеет желтовато-серый цвет и несколько сыплющуюся текстуру при воздействии.

Вода, в которой превышено количество солей, разительно отличается на вкус от воды, в которой этих солей меньше. Некоторые люди способны определить жесткость воды, попробовав ее, поскольку она не очень вкусная.

В очень жесткой воде вещества на мыльной основе полностью отказываются мылиться, поэтому, если мыло в ваших руках не мылится, а шампунь только лишь стекает по вашим волосам, это означает, что жесткость воды в вашем доме превышена. В случае же, если мыльная пена трудно смывается с ваших рук, это говорит о том, что вода из вашего крана очень мягкая.

Но все эти определения жесткости говорят лишь о приблизительном состоянии воды, а для точных показателей необходимо воспользоваться специальными приборами и технологиями. Например, аквариумисты так называемый -тест определения жесткости воды, который вы можете отыскать в специализированных магазинах.

Существуют TDS-метры, которые измеряют уровень минеральных веществ и солей, а также электропроводность и жесткость воды. Прибор стоит немалых денег, но, именно благодаря ему, вы узнаете уровень солей, содержащихся в вашей воде и, если количество их превышает норму, сможете своевременно начать с жесткостью воды с помощью защитных средств.

Видео по теме

Источники:

• Сайт о воде, её свойствах и полезном влиянии на человека.

В наше время найти необходимый нормативный акт не составляет особого труда. Любой закон , начиная федеральными и заканчивая региональными, можно найти с помощью интернета. Однако не всякая обнаруженная в сети редакция закон а может быть актуальной. Предпочтительны для таких целей сайты проверенных, постоянно обновляемых правовых систем.

Вам понадобится

• - компьютер;
• - доступ в интернет;
• - как минимум общий смысл названия закона, но чем более точная информация, тем лучше.

Инструкция

Самым простым вариантом представляется вбить примерное название а в соответствующую строку того или иного поисковика.
Вариантов при этом наберется немало, но нет стопроцентной , что первые строчки с результатами откроют вам путь в действующую редакцию закон а.Поэтому предпочтительнее сразу обратиться к услугам сайтов справочных систем, наиболее авторитетными из которых считаются «Консультант Плюс» и «Гарант». Кстати, и в числе первых в выдаче при поиске того или иного закон а они, скорее всего, будут присутствовать.

На главой странице сайта каждой из названных систем имеется функция поиска. Введите в нее хотя бы приблизительное название интересующего нормативного акта и смело жмите на кнопку поиска.
В ответ обычно будет выдано несколько вариантов, из которых не представит особой сложности выбрать именно нужный.Если же вы попадете в устаревшую версию закон а, система проинформирует об этом и предложит перейти в действующую редакцию.
Удобство с такими системами еще и в том, что, если текст закон а отсылает к другим , в тексте присутствует гиперссылка и на них.
Наряду с федеральными обе системы могут помочь и в поиске многих закон ов регионального уровня.

Наряду с «Консультантом» и «Гарантом» закон ы можно искать на Государственной думы РФ (на нем оперативно отражается ситуация с изменением статуса каждого , начиная от вынесения на рассмотрение в первом чтении и заканчивая подписанием президентом РФ), и ведомств (касающиеся компетенции каждого из них), региональных закон одательной и исполнительной . Местные властные структуры могут быть полезны при поиске региональных закон ов и других актов.
Все вступающие в силу федеральные акты обязательно публикуются в "Российской газете" и вывешиваются на ее официальном сайте.

Пружины - это компонент подвески автомобиля, которые ограждают автомобиль не только от неровностей дороги, но и обеспечивают нужную высоту кузова над дорогой, что в значительной степени влияет на управляемость транспортного средства, комфорт и его грузоподъемность. В результате тестов для каждого автомобиля подбирается оптимальная жесткость пружин подвески под определенные условия движения.

Инструкция

При возникновении «пробоев» подвески считается слишком мягкой. В таких ситуациях автолюбители становятся нестабильными в . В идеале усилие пружины должно быть равно величине, предотвращающей излишний крен кузова.
Более жестких пружин требуют автомобили, которые подготовлены для гонок. В разных типах гонок одного и того же автомобиля предполагает установки пружин с разной жесткость ю. Обращайте внимание при прохождении любых поворотов на крен кузова, который при правильно подобранных пружинах должен быть не более двух-трех градусов.

Для передней и задней подвески подбирайте пружины по жесткости парами. Однако не сразу можно добиться желаемой высоты подвески, потому что пружина усаживается и в момент может «теряться», что совсем плохо. Это происходит из-за недостатка несущей способности даже при полном сжатии, но с жесткость ю, обеспечивающей нужную высоту подвески. Определяется это всегда легко: между витками пружины должен быть зазор менее 4 мм.

Выбирайте пружины так, чтобы при заправленном зазор между витками пружин был чуть больше 6,5 мм. Желательно устанавливать самые мягкие пружины, хоть они и будут давать крен машины в допустимых пределах. Применять жесткие пружины, опираясь на , что они снижают крен автомобиля, улучшая управляемость, как правило, некорректно.

Проверяйте жесткость пружины по коду изделия или по нанесенным меткам (штамповкой или краской). Также определять жесткость пружин можно с помощью ручного , напольных весов и мерительной линейки в килограммах на сантиметр.
На бытовые напольные весы укладывается брусок дерева (толщина не менее 12 мм) большей площади торца пружины, а сверху устанавливается пружина. Затем на верхний пружины кладется второй брусок дерева и длина пружины. С помощью пресса пружину сжимают до определенной величины (например, 30 мм) и снимают показания весов, вычисляя тем самым жесткость .

Обратите внимание

Усилие нажатия на пружину измеряется по показаниям весов, но такой способ определения жесткости пружин опасен, так как пружина может отлететь на достаточно большое расстояние.

Обрезка винтовых пружин сжатия, используемых в современных легковых автомобилях, является самым распространенным способом понизить дорожный просвет или увеличить жесткость пружин для придания езде большей комфортности.

Инструкция

Работы по пружин двигательных характеристик лучше проводить в автосервисе у квалифицированного специалиста. Данная операция сильно влияет на качество хода , и если вы не уверены в своих силах, лучше не пробовать выполнять такую работу самостоятельно.

Если вы решили проводить обрезку , снимите , ведь чтобы отрезать пружины, их сначала нужно освободить. Сделайте это следующим образом: поднимите нужную часть машины , снимите колесо и очистите болты, крепящие низ стойки. Как , они очень грязные, поэтому вам придется залить их маслом и оставить отмокать на некоторое время. Отверните болты и сбейте аккуратно, чтобы случайно не повредить тормозной диск. Отверните последнее верхнее крепление и выньте стойку в сборе. Теперь можно отсоединить пружины.

Определите, насколько вы хотите укоротить пружину. Для незначительного уменьшения высоты дорожного просвета достаточно будет срезать всего 1,5 витка. У каждого автомобиля свои особенности, но обычно срезают 2 витка с передних пружин, а задние срезают максимум на 3. Лучше заранее проконсультироваться у специалиста, чтобы не отрезать лишнего.

Укорачивать пружины лучше всего с помощью болгарки, но можно обойтись и обычной ножовкой по , хотя это займет больше времени. Сделайте в нужном месте отметку с помощью маркера и отрежьте или отпилите лишнюю длину. Резать нужно в верхней части, а собирать стойку отрезанным концом вверх. В том месте, где вы укорачивали пружину, она имеет слишком большой угол. Это нужно устранить газовым ключом или большим куском с помощью большого физического усилия.

Установите пружину на место и произведите сборку всех деталей автомобиля в обратном порядке.

Видео по теме

На что только ни идут автолюбители, чтобы улучшить качество езды. Среди многочисленных хитроумных приемов есть и изменение заложенного в конструкции машины дорожного просвета. Сделать это можно, внеся изменения в размер винтовой пружины амортизатора, то есть, попросту говоря, подрезав ее. Осуществить подобное «хирургическое вмешательство» можно самостоятельно. Главное – хорошо продумать последствия такой операции.

Вам понадобится

• - углошлифовальная машина («болгарка»);
• - ножовка по металлу;
• - набор автомобильных гаечных ключей.

Инструкция

Решив выполнить подрезку силами, вначале освободите пружины , сняв стойку. Подоприте поочередно каждую из сторон автомобиля при помощи домкрата. Отсоедините колеса. Открутите болты, посредством которых крепится нижняя часть стойки. После этого отсоедините пружины . Все крепежные элементы аккуратно сложите в одно место, предварительно очистив от грязи.

Решите, на величину вам потребуется подрезать пружины . Проконсультируйтесь для этого у специалистов автосервиса. Для существенного изменения просвета понадобится срезать полтора-два витка. Если вы сомневаетесь, вначале укоротите пружины на один виток и опробуйте их . При необходимости процедуру можно будет повторить. Срезав пружины на большее витков сразу, вы, естественно, впоследствии не сможете их восстановить до требуемого уровня, поэтому хорошенько подумайте, прежде чем браться за инструмент.

Непосредственную обрезку металлической пружины производите при помощи углошлифовальной («болгарки»). При ее отсутствии используйте ножовку по . Предварительно выполните разметку в нужном месте. Подрезку следует наметить в верхней части изделия. Это позволит снизить негативные последствия деформации обновленной пружины .

Повторите те же операции для всех пружин, стараясь, чтобы в итоге все они оказались одного размера. Особенно важно, чтобы размер подрезанных пружин совпадал по осям автомобиля, чтобы предотвратить снижение управляемости вследствие даже минимального перекоса конструкции.

Во избежание грубых ошибок используйте для подрезки пружин возможности автомобильной сервисной службы. Квалифицированный позволит оценить, насколько желательна для вашего транспортного средства, да и выполнит ее на самом высоком профессиональном уровне. Неумелая подрезка пружин может в дальнейшем потребовать полной их замены, а, следовательно, и непредвиденных финансовых затрат.

• - домкрат;
• - набор ключей;
• - съемник шаровых опор;
• - съемник наконечников рулевых тяг;
• - устройство для сжимания пружины;
• - противооткатные упоры;
• - страховочные опоры.

Инструкция

Установите автомобиль на ровную поверхность, под задние колеса подставьте противооткатные упоры. Автомобиль ВАЗ-2106 заднеприводный, поэтому можно для надежности включить скорость. Сорвите, но не откручивайте, болты крепления переднего колеса к ступице. Теперь поднимите сторону автомобиля на домкрате и выкрутите ступичные болты полностью. Установите под автомобиль страховочную опору и опустите на нее сторону машины. В роли опоры может быть и подходящих размеров прочный пенек, и несколько деревянных брусков, сложенных вместе.

Извлеките из рулевой тяги штифт и ключом на 22 выкрутите гайку, которая фиксирует палец тяги. После этого необходимо аккуратно надеть съемник рулевых тяг, чтобы не повредить пыльник. Если в процессе разборки пыльник был поврежден, то его необходимо заменить. Вкручивайте болт съемника, время от времени слегка постукивайте молотком по нему. Только так наконечник рулевой тяги сойдет с конуса. Когда снимите тягу, оттяните ее в сторону, чтобы она не мешала. Теперь ступица свободно вращается на шаровых опорах. Для снятия пружины необходимо разобрать нижний рычаг, так как она упирается в него.

Выкрутите гайку, которой крепится шток амортизатора к кузову. После выкрутите две гайки, которыми прикручен кронштейн амортизатора к нижнему рычагу. Амортизатор вытягивается снизу, для удобства шток его следует вдвинуть в корпус. Теперь можно надеть на пружину съемник и сжать ее. Старайтесь съемник надевать так, чтобы две стороны пружины сжимались равномерно. Обе части съемника должны находиться друг напротив друга. А вот после сжимания пружины можно проводить дальнейший демонтаж. Сначала нужно выкрутить крепление стабилизатора поперечной устойчивости. Затем потребуется снять нижнюю шаровую опору. Сделать это можно двумя различными способами.

Выкрутите ключом на 22 гайку, которой крепится палец шаровой к ступице. Но придется использовать съемник для шаровых опор. Использовать его необходимо так же, как и съемник рулевых. Старайтесь не повредить пыльник шаровой, а если он уже поврежденный, обязательно замените. Но проще будет выкрутить три болта, которыми крепится корпус шаровой к рычагу. Сделать это можно накидным и торцовым ключами на 13. После того, как ступица отделена от рычага, последний необходимо опустить вниз, чтобы извлечь пружину. Если пружина не выходит, придется снимать рычаг полностью. Для этого нужно выкрутить две гайки, которыми крепится рычаг к кузову. Только учтите, что под прямоугольным болтом находятся металлические шайбы, которыми регулируется развал колес. Пружина на второй стороне снимается аналогично.

Понятие торсионная жесткость , то получится, что это способность тела сопротивляться скручиванию. Эта характеристика часто употребляется применительно к велосипедным вилкам. Там этот момент категорически важен.

Ведь получается, что в случае низкой торсионной жесткости (или торсионки) велосипедная вилка при воздействии нагрузки с одной стороны приведет к тому, что вилка сломается и вывернется.

Для понимания ситуации представьте себе велосипедную вилку. Вилка закрепляет так называемую втулку. Пока втулка закреплена равномерно, все силы распределяются равномерно. Теперь представим, что колесо попало в грязь или ямку, а велосипедист выкручивает руль в противоположную сторону. Появившийся момент силы на втулке распределяется по штанам вилки. Эти штаны начинают скручиваться в восьмерку.

Если торсионной жесткости достаточно, то вилка превосходно справится с таким нагружением. Если же нарушен баланс между прочностью материала и моментом скручивания, т.е. вилка выварачивается на такой угол, что плечо, на которое воздействует сила, увеличивается, то произойдет излом. Соответственно, если это произойдет на большой скорости, то велосипедист скорее всего упадет.

Именно способность тела не скручиваться определяется понятием торсионная жесткость. Эта характеристика применительна как к раме велосипеда, так и к другим твердым телам.

По физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №2
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных значениях силы тяжести

уравновешивающей силу упругости на основе закона Гука:

В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т. е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения, который может быть применен в таких случаях. По результатам нескольких опытов построим график зависимости модуля силы упругости F упр от модуля удлинения |x|. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле

Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины k ср.

Результат измерения обычно записывается в виде выражения k = = k cp ±Δk, где Δk - наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная погрешность (ε k) равна отношению абсолютной погрешности Δk к значению величины k:

откуда Δk - ε k k. Существует правило для расчета относительной погрешности: если определяемая в опыте величина находится в результате умножения и деления приближенных величин, входящих в расчетную формулу, то относительные погрешности складываются. В данной работе

Средства измерения: 1) набор грузов, масса каждого равна m 0 = 0,100 кг, а погрешность Δm 0 = 0,002 кг; 2) линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтами и лапкой; 2) спиральная пружина.

Порядок выполнения работы

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указате-лем и крючком - рис. 176).

2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение |х| пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины k cp .

7. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение k ср (из опыта с одним грузом). В формуле (1)

так как погрешность при измерении удлинения Δx=1 мм, то

8. Найдите

и запишите ответ в виде:

1 Принять g≈10 м/с 2 .

Закон Гука: «Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела при деформации».

Закон Гука

Жесткостью называют коэффициент пропорциональности между силой упругости и изменением длины пружины под действием приложенной к ней силы. Согласно третьему закону Ньютона, приложенная к пружине сила по модулю равна возникшей в ней силе упругости. Таким образом жесткость пружины можно выразить как:

где F - приложенная к пружине сила, а х - изменение длины пружины под ее действием. Средства измерения: набор грузов, масса каждого равна m 0 = (0,1±0,002) кг.

Линейка с миллиметровыми делениями (Δх = ±0,5 мм). Порядок выполнения работы описан в учебнике и комментариев не требует.

	масса, кг		удлинение |х|,