Чем вызвано действие внутренних сил: Чем вызвано действие внутренних сил? А) землетрясениями и вулканами В) солнечными затмениями С) перемещением вещества

Содержание

Внутренние силы Земли

Внутренние силы Земли формируют крупные формы рельефа Земли. Медленные поднятия и опускания участков земной поверхности вызывают изменения в очертаниях суши и моря. Движения плит литосферы приводят к образованию гор, рождают вулканы и землетрясения.

Движения земной коры

Уже древние греки и римляне, жившие на берегах Средиземного моря, знали, что земная поверхность может испытывать поднятия и опускания. Многолетние наблюдения с помощью современных приборов доказали это. Земная кора действительно движется в вертикальном направлении: где-то медленно опускается, где-то медленно поднимается. Одновременно каждый участок земной коры перемещается в горизонтальном направлении вместе с литосферными плитами.

Образование гор

Горные породы на поверхности медленно двигающихся литосферных плит накапливаются горизонтальными слоями. При столкновении плит толщи пород изгибаются и сминаются в складки разной величины и крутизны. Выпуклые складки образуют горные хребты, а вогнутые складки — межгорные впадины.  Именно поэтому многие образовавшиеся при столкновении литосферных плит горы суши называются складчатыми.

Постепенно складчатые горы разрушаются, и от них остаётся только складчатое основание. На этом выровненном основании формируются равнины.

При образовании гор толщи горных пород не только сминаются в складки, но и разрываются, раскалываются разломами. Разделённые разломами на отдельные глыбы участки земной коры смещаются вверх или вниз относительно друг друга. Так возникают сбросы, горсты и грабены. Состоящие из них горы называются складчато-глыбовыми и глыбовыми.

Движение гигантских плит литосферы приводит не только к образованию гор, но и к возникновению землетрясений и извержению вулканов, которые часто несут смертельную опасность для людей.

Вулканизм

Вулканизм — это излияние магмы на поверхность суши или дно океанов но трещинам в земной коре или трубообразным каналам — жерлам. На суше магма извергается, как правило, через жерла, вокруг которых вырастают горы конусообразной формы — вулканы.

Изливающаяся магма теряет газы и пары воды и становится лавой. Газы из магмы выделяются очень быстро, поэтому извержения часто сопровождаются мощными взрывами. Они разрушают горные породы, превращая их в обломки, в том числе очень мелкие — вулканический пепел. Извержения разных вулканов неодинаковы. У некоторых они протекают спокойно, при извержении других наблюдаются сильные взрывы с выбросом раскалённых обломков, пепла и газов.

Землетрясения

Землетрясения это быстрые колебания земной коры, вызванные сдвигами горных пород. Место в глубине земной коры, где происходят эти сдвиги, называется очагом землетрясения. От очага через земную кору распространяются волны, создающие колебания. Место на земной поверхности, располагающееся прямо над очагом землетрясения, называется эпицентром. Здесь подземные толчки бывают самыми сильными, с удалением от эпицентра они ослабевают.

На Земле ежегодно происходит более 100000 небольших и около 100 достаточно сильных землетрясений. Учёные фиксируют землетрясения с помощью специальных приборов — сейсмографов. Для оценки землетрясении в России а используют 12-балльную шкалу.

Последствия землетрясений и вулканизма

Области, где часто повторяются землетрясения и извержения вулканов, образуют сейсмические пояса. Они совпадают с границами между литосферными плитами. Извержения вулканов, и в особенности сильные землетрясения, сопровождаются разрушениями и человеческими жертвами. Только в период с 2004 по 2011 год в результате землетрясений погибли более полумиллиона человек. Наиболее разрушительными за эти семь лет были землетрясения в Юго-Восточной Азии в 2004 году, на острове Гаити  в 2010 году и в Японии в марте 2011 года.

Внутренние силы, вызванные движением.

Силы инерции

Во всех предыдущих разделах мы предполагали, что нагрузки прикладываются к брусу статически, а сам брус неподвижен. Между тем многие детали машин по условиям их работы находятся в состоянии неравномерного движения. Такие детали испытывают дополнительные нагрузки, вызванные их неравномерным движением.

Расчет деталей машин на динамическую нагрузку более сложен, чем расчет на статическую нагрузку. Трудность заключается, с одной стороны, в более сложных методах определения внутренних усилий и напряжений, возникающих от действия динамической нагрузки, и, с другой стороны – в более сложных методах определения механических свойств материалов при динамической нагрузке. Например, при действии ударной нагрузки многие материалы, которые при статическом действии нагрузок оказывались пластичными, работают как хрупкие. Эксперименты также показывают, что при ударном растяжении предел текучести повышается на 20-70%, а предел прочности на 10-30% по сравнению со статическим растяжением. Пластичность с ростом скорости деформирования убывает. Уже при сравнительно невысоких скоростях нагружения наблюдается склонность к хрупкому разрушению. Допускаемые напряжения, таким образом, при динамическом нагружении, должны назначаться в зависимости от скорости нагружения. В первом приближении для этих целей можно использовать соответствующие характеристики механических свойств, полученные при статическом нагружении.

Для определения усилий, возникающих в движущемся теле или системе тел, наиболее удобно пользоваться принципом Даламбера. Применительно к рассматриваемым далее задачам этот принцип можно сформулировать следующим образом.

Если движущееся тело (систему тел) в какой-то момент времени представить себе находящимся в покое, но помимо сил, производящих движение, приложить к нему силы инерции, то в таком покоящемся теле будут существовать такие же внутренние усилия, напряжения и деформации, какие имеют место во время его движения.

Например, при вращении груза массой

m, прикрепленного к проволоке длиной l, груз будет двигаться вокруг оси вращения с центростремительным ускорением j=v2/l=ω2l, вследствие чего в проволоке возникает растягивающее усилие.

Сила инерции груза равна произведению массы груза на ускорение его движения и направлена в сторону, противоположную направлению ускорения (рис. 14.1):

,

(14.1)

где v — окружная скорость, ω=2πn/60 — угловая скорость движения груза, n — частота вращения груза (об/мин), l — радиус вращения (м), m — масса (кг).

Эта сила и вызывает равное ей усилие в проволоке. Сила натяжения проволоки — это вполне реальная сила, появляющаяся вследствие движения груза m с центростремительным ускорением j. Можно узнать, при какой частоте вращения проволока разорвется. Пусть масса груза m=0.1 кг, l=1 м, диаметр проволоки d=1 мм, а предел прочности материала проволоки σв=1500 МПа. Растягивающее напряжение в поперечном сечении проволоки

Проволока разорвется при σ=σв. Из этого условия находим предельную частоту вращения

Рис. 14.1.

Усилие, возникающее в проволоке в результате вращения груза, может быть определено на основании закона динамики неравномерно движущихся тел и без введения сил инерции. Действительно, центростремительное ускорение сообщается грузу проволокой. Следовательно, она действует на груз с центростремительной силой, равной произведению массы груза на его ускорение. Но по закону действия и противодействия такой же силой растягивается и сама проволока, поэтому усилие в ней

.

Таким образом, опираясь только на законы динамики, можно определить усилия, напряжения и деформации в любой неравномерно движущейся детали. Однако для практических целей удобнее пользоваться принципом Даламбера, так как он позволяет свести задачи динамики к задачам статики, методы решения которых подробно разработаны.

В этой главе будут рассмотрены системы большой жесткости, ускорения частиц которых мало зависят от деформации этих систем и поэтому мгут быть определены методами кинематики твердого тела, изложенными в курсе теоретической механики.

  

Работа внешних и внутренних сил

 

При воздействии внешней нагрузки, температуры, осадки опор и др. любое инженерная конструкция может изменять свою форму, а его точки при этом будут перемещаться.

ΔA, (ΔxA, ΔyA) –  линейные перемещения, φA – угловым перемещением.

 

 

Виды перемещений

 

Методы определения перемещений основаны на определении работ внешних и внутренних сил. В строительной механике рассматриваются два вида таких работ – действительные и возможные работы.

 Действительным перемещением называется перемещение, вызванное силой по направлению ее действия.

В упругих системах перемещение Δ прямопропорционально действующей силе (закон Гука):

 

 Δ=δP,

 

 где коэффициент δ  называется податливостью.

 

Перемещение

 

Действительной работой называется работа силы на ее действительном перемещении.

 

 

Возьмем определенный интеграл от этого выражения в пределах изменения силы от нуля до конечного значения:

 

 

 Эта формула определяет теорему Клапейрона: сила, действующая на упругую систему, совершает работу, равную половине произведения силы на перемещение.

 В реальных конструкция направление действия какой-либо силы Р может не совпадать с направлением вызванного ею перемещения. Так как любая работа равна произведению силы на путь, пройденный по направлению этой силы, то в качестве перемещения Δ принимают проекцию действительного перемещения точки приложения силы на направление вызвавшей это перемещение силы.

 Если в место силы на конструкцию воздействует сосредоточенный момент М, величиа работы определяется аналогично. Для момента в качестве перемещения соответствует угол поворота.

 

 

Перемещение

 

Для равномерно распределенной нагрузке в качестве перемещения соответствует площадь эпюры перемещений на участке действия нагрузки.

    При воздействии на инженерную конструкцию группы внешних сил работа этих сил равна половине суммы произведений каждой силы на величину соответствующего ей перемещения, вызванного действием всей группы сил.

 

Перемещение

 

 

Знак минус перед последним членом выражения принят поскольку направление угла поворота υ2 поперечного сечения балки, в котором приложен момент М2, противоположно направлению этого момента.

В идеально-упругой системе предполагается, что работа внешних сил А полностью переходит в потенциальную энергию деформации U:

 

А =U.

 

Если убрать внешние силы, упругая система возвратится в исходное положение. Эту работу совершают внутренние силы. Так как работа внешних сил W всегда положительна, то работа внутренних сил V будет отрицательной:   

 

А=–V.

 

Определим работу внутренних сил плоской стержневой системы:

 

Работа внутренних усилий

 

Работа продольной силы N:

 

 

где E – модуль Юнга, F – площадь сечения, EF – жесткость на растяжение.

Работа изгибающего момента М:

 

 

где I – момент инерции сечения, EI – жесткость на изгиб.

Работа поперечной силы Q:

 

 

где μ– коэффициент формы сечения, GF – жесткость на сдвиг.

 Исходя из принципа суперпозиции:

 

 

Если проинтегрировать это выражение по всей длине элемента l и учесть наличие в системе n стержней, получим выражение потенциальной энергии всей стержневой системы:

 

 

Расчеты показывают, что для системы, работающей на изгиб, первый член последней формулы составляет – порядка 96%, второй – около 1%, третий – около 3%.

 

Что называется внутренними силами Земли?

Известно, что, для того, чтобы сделать что-либо, необходимо приложить усилие. Когда я смотрю на горы или каньоны, то понимаю — они и есть пример такого влияния. Не удивлюсь, если за несколько десятилетий наша планета изменится до неузнаваемости, ведь мне хорошо известно, какие силы скрыты в ее недрах.

Внутренние силы Земли

Еще римляне заметили, что поверхность земли периодически опускается или поднимается, то есть, пребывает в движении. Сегодня при помощи приборов это уже доказано, более того, установлено, что движение происходит не только в вертикальной плоскости, но и в горизонтальной — перемещаются литосферные плиты. Все это сделало нашу планету такой, какой мы привыкли ее видеть сегодня, но этот процесс не прекращается ни на долю секунды. Та сила, что скрыта глубоко в недрах, периодически дает о себе знать, и наблюдаются следующие явления:

  • образуются горы;
  • извергаются вулканы;
  • происходят землетрясения.

Как образуются горы

Это результат горизонтального движения участков коры, которые сталкиваются, а в месте контакта один краешек подминается под другой. Так образуются складки: выпуклые и вогнутые образования — горы и впадины. Вот почему большинство гор называются складчатыми. Однако процесс не прекращается, и при вертикальном перемещении породы раскалываются, образуя разломы.

Вулканизм и землетрясения

Не только горы являются наглядным проявлением внутренних сил Земли. Перемещение гигантских плит приводит к землетрясениям и вулканизму — излиянию горячих потоков магмы на поверхность. На суше такие участки выглядят как конусы, на верхушке которых расположено отверстие — кратер, откуда вырывается раскаленная магма. Это сопровождается ее дегазацией, то есть, она теряет насыщающие ее газы, что нередко становится причиной мощных взрывов.

Однако существует еще более ужасное явление — землетрясение, при котором ощущаются мощные толчки и колебания, в результате меняется рельеф на обширных участках. Ежегодно происходит до 90000 землетрясений, но, к счастью, реальную угрозу представляют лишь немногие.

происходящее в Белоруссии вызвано внутренними причинами, а не внешними — Россия в глобальной политике

Выборы в Белоруссии продолжают серию перемен на территории бывшего СССР, начавшуюся два с лишним года назад сменой власти в Армении. Нулевые годы прошли под знаком «цветных революций», отложенным финалом которых стал конфликт на Украине в 2014-м, и встряски второй половины десятых многие склонны трактовать как новую версию тех потрясений. Тем более что по проявлениям они похожи. Однако нынешняя фаза изменений имеет другое содержание.

Обязательным условием «цветных революций» была острая геополитическая конкуренция России и Запада за влияние на страны, расположенные на пересечении их интересов. Сама эта конкуренция служила катализатором и придавала процессам ещё больший драматизм, а также означала, что внешние силы обладали серьёзными возможностями влиять на ход событий. Сейчас происходит другое. Государства, возникшие на месте Советского Союза, переживают кризис развития, обусловленный внутренними причинами. На передний план выходит состоятельность (либо несостоятельность) политико-экономических моделей, проблема усугубляется естественной сменой поколений. Конкуренция внешних игроков как таковая не исчезла, но степень их вовлечённости и, соответственно, способность влиять на ситуацию сократились. Причин тому несколько, главные – сосредоточенность крупных игроков на собственных сложностях и смещение глобального фокуса далеко на восток.

Показательным можно считать то, что происходило в Армении в 2018 году, в Молдавии – 2019-м и теперь в Белоруссии. (Украинские выборы – 2019, на которых сенсационно победил Владимир Зеленский, не противоречат описываемой тенденции, но здесь их рассматривать не будем, Украина стоит особняком из-за шока 2014 года и его последствий.) Эти три казуса демонстрируют разные примеры отношения внешних сил к катаклизмам внутри «промежуточных» стран.

Две «не России»

Григорий Иоффе

Для самоопределения и Украине, и Белоруссии необходимо отмежеваться от России, причём тем более решительно, чем более глубоко и массово ощущение родства с нею. Разрыв с близким родственником всегда более драматичен, чем завершение шапочного знакомства.

Подробнее

В Армении имело место падение режима, который позиционировал себя в качестве пророссийского, и приход к власти движения, воспринимавшегося как если не в чистом виде «прозападное», то продемократическое, то есть заведомо вызывавшее настороженность Москвы. Поначалу ереванские события именно так и трактовали – очередная «цветная революция», осуществленная по западным лекалам. Однако довольно быстро стало понятно, что движущие силы и мотивы имеют самобытный характер, а внешние игроки с обеих сторон пытаются сориентироваться и понять, как вести себя в отношении нового популистского и популярного лидера. Сам же он (премьер-министр Пашинян), стремясь показать готовность к диверсификации, при этом понимал, что пространство для геополитического манёвра ограничено уникальной ролью, которую Россия играет в обеспечении безопасности Армении. На исполнение этой роли просто нет других кандидатов, что и предопределило дальнейшие действия Еревана.

Отношения с Москвой стали менее тёплыми по сравнению с теми, что были у предыдущего руководства, однако сам формат связей и готовность к взаимодействию в целом не пострадали. Запад же удовлетворён тем, что Пашинян не воспринимается столь же однозначно ориентированным на Россию, как его предшественники, в условиях общего снижения интереса к постсоветским странам этого хватает. Политические процессы внутри Армении продолжаются вполне многообразно и неизвестно, к чему приведут, но определяющей является именно их собственная динамика.

Молдавия – пример другого рода, нетипичный. В первый и, возможно, последний раз внешние силы, традиционно конкурировавшие друг с другом и хозяйничавшие в молдавской политике, сошлись во мнении: в стране пора осуществить дворцовый переворот. Приватизация государства олигархом (Влад Плахотнюк) вызвала отторжение у всех – России, Европы и США. В результате случилась немыслимая до тех пор коалиция партий, ориентированных на Россию и на ЕС, благодаря чему злодей был изгнан ко всеобщему удовольствию. Коалиция, как и ожидали, продержалась недолго, страна погрузилась обратно в присущую ей хаотическую и свободную от принципов политику. Однако был создан прецедент согласия, пусть и по конкретному поводу, противоборствующих внешних сил с санацией политического поля. С армянским случаем его объединяет схема – кризис, вызванный, прежде всего, внутренними причинами, и конструктивное отношение к его разрешению со стороны грандов. Соперничество за то, чтобы направить в некую сторону движение Молдавии, продолжается, однако страна представляет собой настолько яркий случай политического гиньоля, что этим обессмысливается даже борьба внешних сил.

Белоруссия – ещё одно проявление нового феномена. Во время избирательной кампании главной внешней угрозой президент Лукашенко обозначил Москву, хотя вся его политическая карьера с начала 1990-х строилась на идее интеграции с Россией. Это, кажется, обескуражило Кремль. Несмотря на весьма конфликтные отношения последних лет из-за планов экономического объединения, от Лукашенко не ожидали столь резкого выпада. При этом схема «батька поворачивается на Запад» тоже не работала, поскольку кампания после благостного начала приобрела репрессивный характер. Если Александр Лукашенко и намеревался послать сигнал Европе, сделать это не удалось, точнее результат получился противоположный задуманному. Впрочем, в любом случае отклик из ЕС звучит вялый – Белоруссия, как и всё «Восточное партнёрство», занимает умы европейцев куда меньше, чем, например, лет пять назад.

Скорее всего, впрочем, приоритетом Лукашенко стало переизбрание любой ценой, и все издержки вовне рассматривались как малозначительные. Обнародованный результат выборов это косвенно подтверждает. В такой атмосфере (созданной во многом самим официальным Минском) объявленные 80% не могут легитимизировать власть Лукашенко. Но, видимо, это и не требовалось. Не случайно сам Лукашенко во время посещения избирательного участка сказал, что не рассчитывает на внешнее признание выборов. Голосование носило инструментальный характер, поскольку иного способа продления полномочий просто нет.

Происходящие перемены неизбежны, означают продолжающуюся сложную трансформацию перечисленных стран, они далеки от какого-то устойчивого состояния.

Изменения вызваны внутренними причинами, внешние влияния подключаются потом. Вопрос выбора геополитической ориентации менее важен, чем это было на предыдущей фазе.

Случай Белоруссии и Лукашенко особенно значим, поскольку Союзное государство на протяжении более чем двадцати лет служило образцом интеграционных намерений, которые, впрочем, никогда не могли в полной мере реализоваться. Отвлекаясь от искренности этих намерений и со стороны Москвы, и со стороны Минска, надо отметить, что сама идея родилась когда-то на обломках СССР и предполагала запустить процесс, обратный его распаду. На фоне экспансии евроатлантических институтов на восток и геополитической схватки за советское наследство Союзное государство стояло особняком и было самоценно как символ того, что возможно и нечто иное, чем автоматическое расширение западной сферы влияния. Сейчас инерция противостояния 1990-х –  2000-х ещё существует, но место его в общей повестке не центральное. А Союзное государство с 2018 г. пытаются превратить из символа в полноценно единое экономическое пространство.

Смысл понятен. Глубокая интеграция и взаимная зависимость, более тесная, чем сейчас, призваны обеспечить для России «армянскую» ситуацию в Белоруссии, стране, стратегически важной. Задача: как бы ни менялась внутриполитическая конъюнктура (а меняться она будет и не раз), резкого разворота с разрывом связей и обязательств не произойдёт. Любой преемник Лукашенко должен понимать, что попытка это сделать будет иметь катастрофические последствия для вверенного ему государства.

Александр Лукашенко рассматривает эти переговоры сквозь призму собственной власти, понимая, что переход в другое интеграционное качество будет означать её ограничение. Когда тектонические колебания, связанные с выборами, закончатся, ему придётся вернуться за тот же стол переговоров – вероятно к собеседникам, настроенным ещё менее примирительно. Тем более что позиции Лукашенко в собственной стране едва ли укрепятся этими выборами, а вопрос дальнейшего властного транзита никуда не денется. Возможно, это подтолкнёт стороны к тому, чтобы руководствоваться здравым подходом к пониманию собственных долгосрочных интересов, а не обидами, которых стало многовато в российско-белорусских отношениях.

Профиль

Особый случай Белоруссии

Хайнц Тиммерман

Государство, построенное Александром Лукашенко, – это своего рода антимодель, воскрешающая базовые элементы ушедшего в прошлое Советского Союза. Скрестив национальные и советские элементы, Минск сформировал «белорусскую государственную идеологию», которая зиждется на лояльности властям и насаждается сверху.

Подробнее

Чрезвычайные ситуации – Уковское городское поселение

1.Чрезвычайные ситуации.

 

Под чрезвычайной ситуацией (ЧС) понимают обстановку на определенной территории, сложившуюся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, нанесли ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Каждая ЧС имеет свою физическую сущность, свои, только ей присущие, причины возникновения, характер развития, свои особенности воздействия на человека и среду его обитания.

По причинам возникновения можно выделить четыре класса ЧС: природные (стихийные бедствия), техногенные, экологические и социально-политические.

 

1.1.Стихийные бедствия.

 

Стихийные бедствия – опасные природные явления или процессы, имеющие чрезвычайный характер и приводящие к нарушению повседневного уклада жизни значительных групп людей, человеческим жертвам, разрушению и уничтожению материальных ценностей.

Стихийные бедствия могут возникать в результате воздействия атмосферных явлений (ураганы, смерчи, снежные заносы и обвалы), огня (лесные пожары, пожары в населенных пунктах, торфяные пожары), изменения уровня воды в водоемах (паводки, наводнения), изменения в почве и земной коре (оползни, извержение вулканов, землетрясение, цунами).

Стихийные бедствия могут возникать как независимо друг от друга, так и во взаимосвязи. Некоторые из них возникают в результате деятельности человека

(лесные и торфяные пожары, производственные взрывы в горной местности, при строительстве дорог, плотин, разработке карьеров, которые приводят к оползням, снежным лавинам, обвалом ледников и т.д.).

Для каждого стихийного бедствия характерно наличие присущих ему поражающих факторов, вредно воздействующих на состояние здоровья человека. Больше всего люди страдают от наводнений (40%),ураганов (20%),

землетрясений и засух (по 15%). Около 10% общего ущерба приходится на остальные виды стихийных бедствий.

 

1.2.Техногенные ЧС.

 

Техногенные ЧС принято считать внезапный выход из строя машин, механизмов и агрегатов во время их эксплуатации, сопровождающийся серьезными нарушениями производственного процесса, взрывами, образованием очагов пожаров, радиоактивным, химическим, биологическим заражением больших территорий, групповым поражением (гибелью) людей.

Техногенные ЧС могут быть следствием воздействия внешних природных факторов, в том числе стихийных бедствий, проектно-производственных факторов, нарушений технологических процессов производства, правил эксплуатации транспорта, оборудования, машин, механизмов и т.д. Однако наиболее распространенными причинами являются нарушения технологического процесса производства и правил техники безопасности.

 

 

1.3.Экологические ЧС.

 

Экологические ЧС – качественное изменение биосферы, вызванное действием антропогенных факторов, порождаемых хозяйственной деятельностью человека, и оказывающее вредное воздействие на людей, животных и растительный мир, окружающую среду в целом.

К ЧС экологического характера можно отнести: интенсивную деградацию почвы и ее загрязнение тяжелыми металлами (кадмий, свинец, ртуть, хром и т.д.) и другими вредными веществами; загрязнение атмосферы вредными химическими веществами, шумом, электромагнитными и ионизирующими излучениями; кислотные дожди; разрушение озонового слоя; температурные инверсии над промышленными городами (смог), загрязнение, засоление и истощение водных ресурсов и другие ситуации, которые не только снижают качество жизни людей, но и угрожают их здоровью.

 

1.4.Социально-политические конфликты.

 

Социально-политические конфликты – крайне острая форма разрешения противоречий между государствами с применением современных средств поражения (региональные и глобальные военно-политические конфликты), а также межнациональные и религиозные противоречия, сопровождающиеся насилием.

Вооруженные конфликты с точки зрения безопасности жизнедеятельности представляют по существу совокупность опасных и вредных факторов, присущих всем стихийным бедствиям, производственным авариям и катастрофам. В войне с применением обычного оружия – это разрушение зданий и пожары в результате действий артиллерии и авиации, катастрофические наводнения в связи с повреждением гидротехнических сооружений, заражение обширных территорий радиоактивными, химическими веществами при разрушении АЭС и химических предприятий. В случае же применения средств массового поражения резко возрастут масштабы разрушений, очагов радиоактивного, химического и бактериологического заражения, а также зон катастрофического затопления с вытекающими отсюда последствиями.

 

Последствия ЧС могут быть самыми разнообразными. Они обуславливаются видом, характером ЧС и масштабами ее распространения. Основными видами последствий ЧС являются: разрушения, затопления, массовые пожары, радиоактивное загрязнение, химическое и бактериальное заражение, которые, в свою очередь, создают условия, опасные для жизни, здоровья и благополучия значительных групп населения.

 

2.Основные способы обеспечения безопасности

жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях.

 

Защита населения РФ от последствий ЧС осуществляется в соответствии с федеральным законом «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».

Для предупреждения ЧС в мирное и военное время, а в случае их возникновения – для ликвидации их последствий, обеспечения безопасности населения, защиты окружающей среды и уменьшения ущерба народному хозяйству создана Российская система предупреждения и действий в ЧС. Она объединяет органы государственного управления РФ всех уровней, различные общественные организации, которые связаны с безопасностью и защитой населения.

 

В современных условиях безопасность жизнедеятельности при ЧС достигается путем проведения комплекса мероприятий, реализующих три основных способов защиты:

применение коллективных средств защиты;

использование населением средств индивидуальной защиты, а также средств медицинской профилактики;

эвакуация населения из мест (районов), где для них реально существует риск неблагоприятного воздействия опасных и вредных факторов.

 

2.1.Укрытие в защитных сооружениях.

 

Укрытие населения в защитных сооружениях является надежным способом защиты в случае военно-политических конфликтов с применением современных средств поражения, а также в ЧС, сопровождающихся выбросом радиоактивных и химических веществ.

Защитные сооружения – это инженерные сооружения предназначенные для защиты населения от физических, химических и биологических опасных и вредных факторов. В зависимости от защитных свойств такие сооружения подразделяются на убежища и противорадиационные укрытия (ПРУ). Помимо этого, для защиты населения могут использоваться простейшие укрытия.

 

2.1.1.Убежища.

 

Убежища – это специальные сооружения, предназначенные для защиты укрывающихся в них людей от всех поражающих факторов ядерного взрыва, отравляющих веществ, бактериальных средств, а также от высоких температур и вредных газов, образующихся при пожарах.

Убежище состоит из основного и вспомогательных помещений. В основном помещении, предназначенном для размещения укрываемых, оборудуются двух- или трехъярусные нары-скамейки для сидения и полки для лежания. Вспомогательные помещения убежища – это санитарный узел, фильтровентиляционная камера, а в сооружениях большой вместимости – медицинская комната, кладовая для продуктов, помещения для артезианской скважины и дизельной электростанции.

Убежища обеспечиваются продовольствием, противопожарным, санитарным и другим имуществом.

 

2.1.2.Противорадиационные укрытия.

 

Противорадиационные укрытия (ПРУ) обеспечивают защиту людей от ионизирующих лучей при радиоактивном заражении (загрязнении) местности. Кроме того, они защищают от светового излучения, проникающей радиации и, частично, от ударной волны, а также непосредственного попадания на кожу  и одежду радиоактивных, отравляющих веществ и бактериальных средств.

Под ПРУ приспосабливают все пригодные для этой цели заглубленные помещения: подвалы, погреба, овощехранилища, подземные выработки и пещеры, а также помещения в наземных зданиях, имеющих стены из материалов, обладающих необходимыми защитными свойствами.

В приспосабливаемых под укрытие помещениях, не оборудованных водопроводом и канализацией, устанавливают бачки для воды из расчета 3-4 л. на одного человека в сутки, а туалет снабжают выносной тарой или люфт-клозетом с выгребной ямой. Кроме того в укрытии устанавливают нары (скамьи), стеллажи или лари для продовольствия. Освещение осуществляется от наружной электросети или переносными электрическими фонарями.

Защитные свойства ПРУ от воздействия радиоактивных излучений оцениваются коэффициентом защиты (ослабление радиации), который показывает, во сколько раз доза радиации на открытой местности больше дозы радиации в укрытии, т.е. во сколько раз ПРУ ослабляют действие радиации, а следовательно, дозу облучения людей. Защитные свойства некоторых помещений приведены в табл.1.

Таблица 1.

Виды помещений Коэффициент ослабления радиации
  Внутренние помещения первого этажа одно- и двух этажных зданий:  
с деревянными стенами 2
с кирпичными стенами 5 – 7
  Внутренние помещения верхних этажей (за исключением последнего) многоэтажных зданий 50
  Подвальные помещения одно- и двухэтажных зданий:  
деревянных 7 – 12
каменных 200 – 300
  Средняя часть подвала многоэтажного здания 500 – 1000

 

 

2.1.3.Укрытия простейшего типа.

 

К простейшим укрытиям относятся щели открытые и перекрытые. Щели строятся самим населением с использованием подручных местных материалов. Открытая щель в 1,5 – 2 раза уменьшает вероятность поражения ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией, в 2 – 3 раза снижает возможность облучения в зоне радиоактивного заражения. Перекрытая щель защищает от светового излучения полностью, от ударной волны – в 2,5 – 3 раза, от проникающей радиации и радиоактивного излучения – до 300 раз (в зависимости от толщины грунтовой обсыпки поверхности перекрытия). Она предохраняет также от непосредственного попадания на одежду радиоактивных, отравляющих веществ и бактериальных средств.

Место для строительства щелей выбирают на не заваливаемой территории, т.е. расстояние до наземных зданий должно превышать их высоту, на участках, не затапливаемых талыми и дождевыми водами.

 

Защитные сооружения (убежища, ПРУ) обслуживаются специальными формированиями, личный состав которых готовит сооружение к приему людей, обеспечивает правильную эксплуатацию, а при выходе из строя – эвакуацию людей.

В защитных сооружениях необходимо строго соблюдать установленный режим и порядок.

 

3.Средства индивидуальной защиты.

 

Средства индивидуальной защиты предназначены для защиты от попадания внутрь организма, на кожные покровы и одежду радиоактивных, отравляющих веществ и бактериальных средств, а также различных вредных примесей, присутствующих в воздухе. К ним относятся средства защиты органов дыхания (противогазы, респираторы, простейшие средства) и средства защиты кожи (защитная одежда, подручные средства защиты кожи), а также медицинские средства защиты.

 

 

3.1.Средства защиты органов дыхания.

 

Для защиты органов дыхания широко используются фильтрующие противогазы (ГП-5,

ГП-5М, ГП-7, ГП-7В, ПДФ-2Ш и др.). Принцип их действия основан на очищении (фильтрации) вдыхаемого человеком воздуха от вредных примесей.

Для защиты органов дыхания и зрения рабочих различных отраслей промышленности, сельского хозяйства от воздействия вредных веществ (газов, паров, пыли, дыма и тумана), присутствующих в воздухе, используются промышленные противогазы. Основное их отличие от гражданских противогазов – наличие специализированных по назначению фильтрующих коробок, которые по внешнему виду отличаются окраской и буквенными обозначениями.

Для защиты органов дыхания от любых вредных примесей, находящихся в воздухе, независимо от их свойств и концентрации, а также при наличии в атмосфере менее 16% кислорода применяются изолирующие противогазы (ИП-4, ИП-5, КИП-7, КИП-8).

Для защиты органов дыхания от радиоактивной и грунтовой пыли применяются респираторы типа Р-2 и ШБ-1 («Лепесток»).

Простейшие средства защиты органов дыхания ) противопыльные тканевые маски ПТМ-1 и ватно-марлевые повязки). Они рекомендуются в качестве массового средства защиты органов дыхания от радиоактивных веществ и бактериальных средств, для защиты от отравляющих веществ (ОВ) они, как и респираторы, непригодны.

 

 

3.2.Средства защиты кожи.

 

Средства защиты кожи подразделяются на: простейшие средства, специальные средства,  медицинские средства.

 

3.2.1.Простейшие средства защиты.

 

К простейшим средствам защиты кожи относятся производственная одежда (спецовки из брезента) и бытовая (плащи с капюшоном и накидки из прорезиненной ткани или из ткани, покрытой хлорвиниловой пленкой), а также резиновые сапоги, резиновые и кожаные перчатки.

 

3.2.2.Специальные средства.

 

К специальной защитной одежде относятся: легкий защитный костюм Л-1, состоящий из брюк с чулками, подшлемника, рубахи с капюшоном, двупалых перчаток, сумки для хранения костюма; общевойсковой защитный комплект (защитный плащ, пятипалые и двупалые защитные перчатки, защитные чулки).

 

3.2.3.Медицинские средства.

 

К медицинским средствам индивидуальной защиты относятся: индивидуальная аптечка    (АИ-2), индивидуальный противохимический пакет (ИПП), пакет перевязочный индивидуальный (ППИ).

АИ-2 предназначена для оказания само- и взаимопомощи в целях предотвращения тяжелых последствий аварий на АЭС, а также предупреждения и ослабления инфекционных заболеваний. Она содержит различные средства профилактики и первой медицинской помощи.

Индивидуальный противохимический пакет предназначен для обезвреживания капельно-жидких ОВ, попавшие на открытые участки кожи и одежду. Он состоит из стеклянного флакона, в котором находится дегазирующий раствор и ватно-марлевых тампонов. Флакон и тампоны заключены в герметичную оболочку.

ППИ состоит из двух подушечек, одна подвижная, и бинта. Предназначен для остановки кровотечения.

 

4.Поведение и действия при стихийных бедствиях.

 

Стихийные бедствия подразделяются на землетрясения, наводнения, ураганы, сели и оползни, снежные заносы, бураны и лавины.

 

4.1.Землетрясение.

 

Землетрясение – это природное явление, возникающее в результате мощного проявления внутренних сил Земли. Освободившаяся при этом энергия распространяется в виде сейсмических волн, вызывая нарушения земной коры и разрушения на ее поверхности.

Действие при землетрясении.

Если первые толчки застали вас в здании, лучше всего быстро (в течение первых 15-20 секунд) выбежать на открытое место. Если не  удалось выбежать на улицу, укройтесь в заранее выбранном относительно безопасном месте – распахните дверь на лестничную клетку и встаньте в проеме. Как только толчки прекратятся, немедленно выйдете на улицу.

Если подземные толчки застали вас на улице, отойдите подальше от зданий, линий электропередач.

Если вы в общественном транспорте, лучше оставайтесь в нем до конца колебаний почвы.

После толчков по возможности скорее окажите нуждающимся первую медпомощь.

Помните – после первого могут последовать повторные толчки. Большей частью повторные толчки слабее первых.

 

4.2.Наводнение.

 

Наводнение – это временное затопление обширной местности водой в результате подъема уровня воды в реке, озере, море. Наводнения являются следствием сильных ливней, интенсивного таяния снега (ледников), разрушения гидротехнических сооружений, ветровых нагонов воды со стороны моря в устьях рек, а также цунами – морских волн сейсмического или вулканического происхождения. Как правило наводнения прогнозируются, и население оповещается.

При наличии достаточного времени население эвакуируется из опасных районов.

О внезапно начавшемся затоплении (разрушение гидротехнического сооружения) население предупреждается всеми имеющимися техническими средствами. В этом случае следует подняться на верхние этажи; если дом одноэтажный – занять чердачное помещение или выйти на крышу. Эвакуация населения будет осуществляться на лодках, катерах, плотах и других плавающих средств.

Оказавшись во время наводнения в лесу, поле, нужно занять более возвышенное место, забраться на дерево.

 

 

4.3.Ураган.

 

это чрезвычайно быстрое, нередко катастрофическое движение воздуха или ветра. Ураган возникает вследствие циклонической деятельности в атмосфере и является одной из самых мощных сил стихии и по своему пагубному воздействию может сравниться с землетрясением. Ураган возникает внезапно. Разновидность урагана – буря.

Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население о надвигающемся урагане, о его направлении и скорости.

Получив сообщение о приближающемся урагане, закройте плотно двери, окна, чердачные (вентиляционные) люки.

Если ураган застал вас на улице, укройтесь в прочном ближайшем здании, заглубленном помещении, естественном укрытие.

Не выходите на улицу сразу после ослабления ветра, так как через несколько минут порыв может повториться. Если выйти все же необходимо, то держитесь подальше от зданий и строений, высоких заборов, столбов, деревьев, мачт опор, проводов.

Если ураган застал вас на открытой местности, лучше всего укрыться в канаве, яме, овраге, любой выемке: лечь на дно углубления и плотно прижаться к земле.

 

4.4.Сели и оползни.

 

Сель – это временный грязевой или грязекаменный поток, внезапно формирующийся в руслах горных рек в результате ливней, бурного таяния ледников или серьезного снежного потока, а также прорывов моренных и завальных озер, обвалов, землетрясений. Оползни – скользящее смещение участков местности под действием собственного веса вниз по склону.

При угрозе селевого потока или оползня и при наличии времени население эвакуируется из опасных районов.

В случае оповещения о приближающемся селевом потоке или начавшемся оползне, а также при первых признаках их появления нужно как можно быстрее покинуть помещение, предупредить об опасности окружающих и выйти в безопасное место.

В случае захвата человека движущимся потоком селя нужно оказать ему помощь всеми имеющимися средствами. Такими средствами могут быть шесты, канаты или веревки. Выводить спасаемых из потока нужно по направлению потока, с постепенным приближением его к краю.

 

4.5.Снежные заносы и лавины.

 

Продолжительные снегопады значительно усложняют условия жизнедеятельности населения, создают опасные ситуации, особенно в сельской местности. Отрицательное влияние этого явления усугубляется метелями (пургой, снежными буранами), при которых резко ухудшается видимость, прерывается транспортное сообщение как внутригородское, так и междугородное.

С объявлением штормового предупреждения – предупреждения о возможных снежных заносов – необходимо ограничить передвижение, особенно в сельской местности, создать дома небольшой запас продуктов, воды и топлива. В отдельных районах, с наступлением зимнего периода по улицам между домами натягивают канаты, помогающие в сильную пургу ориентироваться пешеходам и преодолевать сильный ветер.

При следовании на автомобиле следует остановиться, полностью закрыть жалюзи машины, укрыть двигатель со стороны радиатора. Периодически надо выходить из автомобиля и разгребать снег, чтобы не оказаться погребенным под ним, а также прогревать двигатель автомобиля во избежании его «замораживания».

В горных районах после сильных снегопадов возрастает опасность схода снежных лавин. Об этом население будет извещаться различными предупредительными сигналами, устанавливаемыми в местах возможного схода снежных лавин и снежных обвалов.

При захвате снежной лавиной примите меры, чтобы оказаться на ее поверхности (освободитесь от громоздкого груза, стремитесь двигаться вверх, совершая движения как при плавании). Когда движение лавины прекратится, попытайтесь освободить лицо и грудь, чтобы обеспечить возможность дыхания.

 

5.Радиационная безопасность.

 

При сообщении о радиационной опасности населению рекомендуется незамедлительно выполнить следующие мероприятия:

  1. Укрыться в жилых домах или в служебных помещениях.
  2. Принять меры защиты от проникновения в квартиру (дом) радиоактивных веществ с воздухом.
  3. Создать запас питьевой воды.
  4. Провести экстренную йодную профилактику. Йодная профилактика заключается в приеме препаратов стабильного йода: таблеток йодистого калия или водно-спиртового раствора йода. Йодистый калий следует принимать после еды вместе с чаем или водой 1 раз в день в течение 7 суток по одной таблетки (0,125г) на один прием. Водно-спиртовой раствор йода нужно принимать после еды 3 раза в день в течение 7 суток по 3-5 капель на стакан воды.
  5. Начать готовиться к возможной эвакуации.
  6. Постараться соблюдать правила радиационной безопасности и личной гигиены:

использовать в пищу только консервированные продукты,

не употреблять овощи, которые росли на открытом грунте,

принимать пищу только в закрытых помещениях,

не пить воду из открытых источников и водопровода,

избегать длительных передвижений по загрязненной территории,

переобуваться, входя в помещение с улицы.

  1. В случае передвижения по открытой местности необходимо использовать подручные средства защиты:

органов дыхания – прикрывать рот и нос смоченной водой марлевой повязкой,

кожи и волосяного покрова – прикрыть любыми предметами одежды, головными уборами, накидками, перчатками.

 

6.Химическая безопасность.

 

Одним из видов оружия массового поражения является химическое оружие, поражающее действие которого основано на использовании токсических свойств отравляющих веществ.

Отравляющие вещества (ОВ) – это такие химические соединения, которые при применении способны поражать людей и животных на больших площадях, проникать в различные сооружения, заражать местность и водоемы.

По действию на организм человека ОВ делятся на нервно-паралитические (VX, зарин), кожно-нарывные (иприт), удушающие (фосген), общеядовитые (синильная кислота), раздражающие (CS, адамсит) и психохимические (BZ).

При получении предупреждения об угрозе химического заражения рекомендуется незамедлительно выполнить следующие мероприятия:

  1. Наденьте подручные средства индивидуальной защиты органов дыхания и покиньте предполагаемый район заражения.
  2. Если выйти из зоны заражения не удалось, оставайтесь дома (в здание). При этом немедленно наденьте простейшие средства защиты органов дыхания и загерметизируйте помещение, в котором вы находитесь.
  3. В случае невозможности дальнейшего нахождения в помещении необходимо его покинуть и выйти из зоны заражения. При движении по зараженной территории надо неукоснительно соблюдать следующие правила:

двигаться быстро, но не бежать и не поднимать пыли,

использовать подручные средства защиты органов дыхания и кожи,

избегать перехода через тоннели, лощины и другие открытые заглубленные места,

при выходе из зоны заражения промойте глаза и открытые участки тела водой, примите обильное теплое питье; при подозрении на поражение токсичными веществами исключите любые физические нагрузки и обратитесь к медработнику.

  1. По возможности окажите необходимую помощь пострадавшим. В первую очередь следует защитить органы дыхания от дальнейшего воздействия токсичных веществ.

 

7.Эпидемиологическая безопасность.

 

Бактериологическое оружие, наряду с ядерным и химическим, относится к оружию массового поражения. Основу его поражающего действия составляют биологические средства – специально выращенные для боевого применения биологические агенты, способные вызвать у людей, животных, растений массовые инфекционные заболевания.

Массовое распространение одноименных инфекционных заболеваний, связанных общими источниками инфекций, называется эпидемией.

Наиболее типичные признаки инфекционных заболеваний – озноб, жар, повышение температуры. При этом возникают головная боль, боли в мышцах и суставах, недомогание, общая слабость, разбитость, иногда тошнота, рвота, понос, нарушается сон, ухудшается аппетит.

В зависимости от локализации возбудителя в организме и механизма его передачи все инфекционные болезни подразделяются на четыре группы: инфекции дыхательных путей, кровяные инфекции, кишечные инфекции, инфекции наружных покровов.

Инфекции дыхательных путей – наиболее многочисленные и самые распространенные заболевания (грипп, натуральная оспа, дифтерия, туберкулез и др.).

К инфекциям кишечной группы относятся: дизентерия, брюшной тиф, холера, вирусный гепатит, сальмонеллез, ботулизм и др.

К группе кровяных (трансмиссивных) инфекций относятся: сыпной тиф, чума, малярия, клещевой энцефалит, туляремия и др.

Инфекции наружных покровов (раневые) – столбняк, сибирская язва, рожа.

В целях предупреждения распространения инфекционных заболеваний и ликвидации возникшего очага проводится комплекс изоляционно-ограничительных мероприятий, называемых карантином и обсервацией, которые предусматривают выполнение определенных правил:

нельзя без специального разрешения покидать место жительство. Выходя из дома, надевайте средства индивидуальной защиты органов дыхания избегайте мест большого скопления людей;

проводя ежедневную влажную уборку помещения, используйте дезинфицирующие средства;

истребляйте переносчиков инфекционных заболеваний;

строго соблюдайте правила личной и общественной гигиены;

соблюдайте санитарно-гигиенические требования в питание.

 

8.Пожарная безопасность.

 

Любой пожар начинается с загорания. Обнаружив загорание, необходимо немедленно сообщить в пожарную часть и начать тушение имеющимися средствами.

Для тушения пожаров в населенных пунктах применяются следующие подручные средства: огнетушители, внутренние пожарные краны, ведра, песок, земля, а также другие материалы.

Горящие помещения преодолевают, накрывшись с головой мокрым одеялом, плотной тканью или верхней одеждой. Сильно задымленное помещение лучше преодолевать ползком или пригнувшись.

Чрезвычайно опасными являются лесные пожары. Причинами возникновения таких пожаров являются: неосторожное обращение с огнем, нарушение правил пожарной безопасности, самовозгорание сухой растительности и торфа, а также разряд атмосферного электричества.

При лесном пожаре следует опасаться высокой температуры, задымленности, падения подгоревших деревьев и провалов в прогоревший грунт.

Тушение лесных пожаров производится с использованием самых различных средств пожаротушения. При этом широкое применение могут найти подручные средства и простейший инвентарь – ветви лиственных деревьев, лопаты и т.д.

Если вас застал пожар с быстро надвигающимся валом огня, кромку пожара нужно преодолевать против ветра, укрыв голову и лицо верхней одеждой. Выходить из зоны любого лесного пожара, скорость распространения которого невелика, следует также в наветренную сторону, используя поляны, просеки, дороги и ручьи.

Во время пожара на людях может загореться одежда. При небольших участках горящей одежды огонь может быть потушен путем сбивания его курткой, головным убором, веткой. Не исключено, что в некоторых случаях люди в горящей одежде попытаются бежать; необходимо остановить их, накинуть на них куртку, какое-либо полотенце, плотно прижать к телу пострадавшего. Это остановит приток воздуха к месту горения и самовозгорание.

2.2. Внутренние усилия

Спроектируем все внутренние силы, действующие в поперечном сечении стержня, на координатные оси и найдем моменты их относительно этих осей.

Крутящий момент – сумма моментов всех внутренних сил, действующих в поперечном сечении стержня, относительно его оси. Мкр> 0, если при взгляде со стороны внешней нормали он совершает вращение по часовой стрелке.

Изгибающие моменты Му и Мх – сумма моментов всех внутренних сил, действующих в поперечном сечении стержня, относительно его главных центральных осей у и х соответственно. Му> 0 и Мх > 0, если моменты изгибают стержень так, что его вогнутость располагается со стороны положительной координатной оси х и у соответственно.

Полученные выражения внутренних усилий через внутренние силы называют интегральными зависимостями. Из них нельзя определить внутренние силы, т. е. напряжения σ, τzуи τzx, так как неизвестен закон их распределения по сечению и значение внутренних усилий.

– называется продольной (осевой) силой.

Что касается внутренних усилий, то их всегда можно определить через внешние силы. В статически определимых конструкциях (системах) для этого достаточно воспользоваться условиями равновесия. Если для определения усилий в сечениях элементов условий равновесия недостаточно, то такие конструкции (системы) называются статически неопределимыми.

Следует отметить, что даже при известных внутренних усилиях определить напряжения из полученных интегральных зависимостей нельзя. Поэтому задача вычисления напряжений всегда является статически неопределимой.

2.3. Выражение внутренних усилий через внешние силы

Рассмотрим равновесие одной из частей стержня, например, левой (обычно рассматривается та часть стержня, на которую действует меньшее количество внешних сил).

На левую часть стержня действуют внешние силы F1, F2 и внутренние силы в поперечном сечении 1–1. Так как внутренние усилия являются равнодействующими внутренних сил, то их действие статически эквивалентно действию внутренних сил. Поэтому в сечении 1–1 можно приложить вместо внутренних сил положительные внутренние усилия (рис. 2.3).

Под действием показанных на рисунке сил эта часть стержня находится в равновесии, т. е. для нее должны выполняться шесть уравнений равновесия:

Рис. 2.3. Схема распределения внутренних усилий

в поперечном сечении стержня

Из шести неизвестных усилий только одно проектируется на какую-либо ось или дает момент относительно нее. Поэтому из условий равновесия легко получим:

Из данных формул следует, что:

1) продольная сила N равна алгебраической сумме проекций всех внешних сил, действующих по одну сторону от сечения, на ось стержня. N > 0, если проекция внешней силы направлена от сечения;

2) поперечные силы Qy и Qх равны алгебраической сумме проекций всех внешних сил, действующих по одну сторону от сечения, на оси у и х соответственно. Qу > 0 и Qх > 0, если при взгляде с положительного направления осей х и у соответственно проекция внешней силы вращает стержень относительно сечения по часовой стрелке;

3) изгибающие моменты равны алгебраической сумме моментов всех внешних сил, действующих по одну сторону от сечения, относительно осей y и х соответственно. > 0 и если внешняя сила или момент так изгибают стержень, что вогнутость его располагается со стороны положительных осей х и y соответственно.

4) крутящий момент Мкр равен алгебраической сумме моментов всех внешних сил, действующих по одну сторону от сечения, относительно оси стержня. Мкр> 0, если при взгляде со стороны внешней нормали к сечению стержня внешняя сила или момент совершают вращение по часовой стрелке. Например, в рассматриваемом случае, от действия силы и

Таким образом, в общем случае действия внешних сил на стержень в его сечениях возникают четыре вида усилий: продольная сила (N), поперечные силы (Qy, Qx), крутящий момент (Мкр) и изгибающие моменты (Му, Мх).

Каждый вид усилий вызывает характерную для него деформацию. Напряженно-деформированное состояние бруса, вызванное действием:

1) продольной силы (N), называется растяжением или сжатием;

2) поперечной силы (Q) – сдвигом;

3) крутящим моментом (Мкр) – кручением;

4) изгибающим моментом (Му или Мх) – изгибом.

Все эти виды деформаций называются простыми.

Деформация, вызванная совместным действием двух и более усилий, называется сложной. В таких случаях говорят, что стержень испытывает сложное сопротивление. В расчетной практике наиболее часто встречаются следующие случаи сложного сопротивления.

Поперечный изгиб – деформация, вызванная совместным действием изгибающего момента и поперечной силы.

Пространственный или косой изгиб – деформация, вызванная совместным действием двух изгибающих моментов.

Изгиб с растяжением (сжатием) – деформация, вызванная совместным действием изгибающих моментов и продольной силы.

Изгиб с кручением – деформация, вызванная совместным действием изгибающих и крутящего моментов.

Внутренние силы, формирующие Землю

ОСНОВНАЯ ПЕРСПЕКТИВА ЧЕЛОВЕКА Салли Райд, первая женщина-астронавт Америки, написала следующее после одного из своих полетов в космос: Я также мгновенно поверила в тектонику плит; Индия действительно врезается в Азию, а Саудовская Аравия и Египет действительно расходятся, делая Красное море еще шире. Хотя их соответствующее движение на самом деле составляет всего несколько дюймов в год, вид сверху оживляет теорию.

Из космоса Райд наблюдал за внутренними силами, сформировавшими поверхность земли.

Тектоника плит

Внутренние силы, формирующие поверхность земли, начинаются под литосферой. Скала в астеносфере достаточно горячая, чтобы течь медленно.

Нагретая порода поднимается, движется вверх к литосфере, охлаждается и движется вниз. Над этой циркуляционной системой движутся тектонические плиты, огромные движущиеся части земной литосферы. Вы можете увидеть расположение тектонических плит на карте ниже.

Географы изучают движение плит и вызываемые ими изменения, чтобы понять, как Земля постоянно меняет форму — и как происходят землетрясения и извержения вулканов.

ДВИЖЕНИЕ ПЛАСТИНЫ

Тектонические плиты движутся одним из четырех способов:

  1. раздвигается или раздвигается;
  2. субдукция, или ныряние под другую тарелку;
  3. столкновение или столкновение друг с другом;
  4. скользят друг мимо друга срезающим движением.

На схемах ниже показаны подробности движения плит.

Когда тектонические плиты соприкасаются, на поверхности земли происходят изменения. Три типа границ отмечают движения плит:

  • Расходящаяся граница — пластины раздвигаются, распространяясь по горизонтали.
  • Конвергентная граница. Пластины сталкиваются, в результате чего одна пластина погружается под другую или края обеих пластин сминаются.
  • Преобразовать границу — пластины скользят одна за другой.

Примером расходящейся границы является граница между Саудовской Аравией и Египтом. Две плиты, на которых сидят эти страны, расходятся, делая Красное море еще шире. Красное море на самом деле является частью Великой рифтовой долины в Африке. Если вы посмотрите на карту Африки на странице A18, вы увидите ряд озер вдоль восточной стороны Африки, включая озеро Танганьика и озеро Ньяса.Эти озера, наряду с Красным морем, образовались на границе спрединга. Пример сходящейся границы можно найти в Южной Азии.

Плита, на которой расположена Индия, врезается в азиатский континент и образует Гималаи. Один из самых известных примеров трансформации границы — это разлом Сан-Андреас в Северной Америке, Калифорния. Изучите схемы ниже, чтобы понять движение плит и их влияние на поверхность земли.

Складки и дефекты

Когда две плиты встречаются друг с другом, они могут вызвать складывание и растрескивание породы.Преобразование корки путем складывания или растрескивания происходит очень медленно, часто всего на несколько сантиметров или дюймов в год. Поскольку движение происходит медленно, камни, находящиеся под большим давлением, становятся более гибкими и изгибаются или складываются, вызывая изменения в коре. Однако иногда порода оказывается негибкой и трескается под давлением движения плиты. Эта трещина в земной коре называется разломом. Именно на линии разлома плиты движутся мимо друг друга.

Землетрясения

Когда плиты трутся друг о друга или скользят мимо друг друга в месте разлома, земля трясется или дрожит.Это иногда сильное движение земли вызывает землетрясение. Ежегодно происходят тысячи землетрясений, но большинство из них настолько слабые, что люди не могут их почувствовать. Их может обнаружить только специальный прибор — сейсмограф. Сейсмограф измеряет размер волн, созданных землетрясением.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Место на земле, где начинается землетрясение, называется очагом. Точка прямо над фокусом на земной поверхности — эпицентр. Карта на странице 37 очерчивает основные границы плит.Около 95 процентов всех зарегистрированных землетрясений происходят вокруг этих границ. Движение плит вдоль Тихоокеанского побережья и из южной Азии на запад в южную Европу делает этот регион особенно уязвимым для землетрясений.

УЩЕРБ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ

Землетрясения приводят к сдавливанию, растяжению и сдвиговым движениям земной коры, которые повреждают землю и строения. Изменения наиболее заметны в местах проживания людей. Оползни, смещение земли, пожары (из-за обрыва газопроводов) и обрушившиеся здания — основные результаты движения грунта.Афтершоки или землетрясения меньшей магнитуды могут возникать после первоначального толчка и иногда могут продолжаться в течение нескольких дней после этого.

Землетрясение — это внезапное высвобождение энергии в форме движения. К.Ф. Рихтер разработал шкалу для измерения количества выделяемой энергии. Шкала Рихтера использует информацию, собранную сейсмографами, для определения относительной силы землетрясения. У шкалы нет абсолютного верхнего предела. Большинство людей не заметят землетрясения силой 2 балла. А 4.Вероятно, в новостях будет сообщено о 5-м землетрясении.

Сильное землетрясение силой 7 или более баллов. В 1986 году на островах Кермадек в южной части Тихого океана произошло самое сильное землетрясение силой 8,9 балла. ЦУНАМИ Иногда землетрясение вызывает цунами (tsu • NAH • mee), гигантскую волну в океане. Цунами может распространяться от эпицентра землетрясения со скоростью до 450 миль в час, создавая волны от 50 до 100 футов или выше. Цунами могут пересекать широкие просторы океана и наносить ущерб отдаленным берегам.Например, в 1960 году землетрясение недалеко от Чили вызвало цунами, которое нанесло ущерб Японии, находящейся почти на полмира от нас. В декабре 2004 года цунами в результате землетрясения в Индийском океане обрушилось на районы Юго-Восточной Азии, Южной Азии и Восточной Африки. По оценкам, сразу же было убито 225 000 человек, а еще 1,2 миллиона были вынуждены покинуть свои дома.

Вулканы

Вулканы являются одними из самых зрелищных природных явлений. Магма, газы и вода из нижней части коры или мантии собираются в подземных камерах.В конце концов материалы выливаются из трещины на поверхности земли, называемой вулканом. Большинство вулканов находится вдоль границ тектонических плит.

ВУЛКАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

Когда магма медленно вытекает на сушу, она может распространиться по территории и остыть. Магма, достигшая поверхности земли, называется лавой. Наиболее драматическим действием вулкана является извержение, при котором раскаленная лава, газы, пепел, пыль и камни вырываются из отверстий в земной коре. Часто холм или гора создается лавой.Форму рельефа также можно назвать вулканом.

Вулканы не извергаются по предсказуемому графику; они могут быть активными в течение многих лет, а затем прекратятся. Иногда они остаются бездействующими в течение долгих периодов времени — вплоть до сотен лет — прежде чем снова стать активными.

КОЛЬЦО ОГНЯ

Огненное кольцо, зона на берегу Тихого океана, является местом расположения подавляющего большинства действующих вулканов. В этой зоне встречаются восемь основных тектонических плит. Здесь часто происходят вулканические действия и землетрясения.Остальные вулканы расположены далеко от окраин тектонических плит. Они появляются над «горячими точками», где магма из глубины мантии поднимается и тает в литосфере, как в вулканах на Гавайских островах.

Горячие источники и гейзеры — индикаторы высоких температур в земной коре. Горячие источники возникают, когда грунтовые воды циркулируют рядом с магматическим очагом. Вода нагревается и поднимается на поверхность. Горячие источники и бассейны Йеллоустонского парка — примеры этого вида деятельности.Гейзер — это горячий источник, который иногда извергается струями пара и кипящей водой. Гейзер Old Faithful в Йеллоустоне извергается регулярно, но большинство гейзеров извергается нерегулярно. Страны с горячими источниками и гейзерами включают США, Исландию и Японию. Не все вулканические действия вредны. Вулканический пепел создает плодородную почву. В некоторых частях мира горячие источники, пар и тепло, вырабатываемые магмой, используются для получения энергии. В Исландии, например, вулканическое тепло и пар используются для отопления и горячего водоснабжения в Рейкьявике.

Внутренние силы играют важную роль в формировании Земли. В следующем разделе вы узнаете, как внешние силы также меняют ситуацию.

Сохранение импульса | Безграничная физика

Внутренние и внешние силы

Чистые внешние силы (отличные от нуля) изменяют общий импульс системы, а внутренние силы — нет.

Цели обучения

Сопоставьте влияние внешних и внутренних сил на количество движения и столкновения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Внешние силы — это силы, вызванные внешним агентом вне системы.
  • Внутренние силы — это силы, которыми обмениваются объекты в системе.
  • Чтобы определить, какую часть следует считать внешней и внутренней, необходимо четко определить механическую систему.
Ключевые термины
  • неупругое : (Что касается неупругого столкновения, в отличие от упругого столкновения.) Столкновение, при котором кинетическая энергия не сохраняется.
  • упругий : относится к упругому соударению, в отличие от неупругого соударения.Столкновение с сохранением кинетической энергии

Линейный импульс и столкновения

2-й закон Ньютона, примененный к изолированной системе, состоящей из частиц, [латекс] \ bf {\ text {F}} _ {\ text {tot}} = \ frac {\ text {d} \ bf {\ text {p }} _ {\ text {tot}}} {\ text {dt}} = 0 [/ latex] указывает, что общий импульс всей системы [латекс] \ bf {\ text {p}} _ {\ text { tot}} [/ latex] должен быть постоянным при отсутствии чистых внешних сил. Силы, внешние по отношению к системе, могут изменить общий импульс, если их сумма не равна 0, но внутренние силы, независимо от природы сил, не будут способствовать изменению общего количества движения.Чтобы проанализировать механическую систему, важно понимать, какие силы являются внутренними, а какие — внешними. После того как механическая система четко определена, нетрудно понять, какую часть следует считать внешней.

Колыбель Ньютона : Общий импульс системы (или Колыбели) сохраняется. (без учета потерь на трение в системе)

  • Внешние силы: силы, вызванные внешним агентом вне системы.
  • Внутренние силы: силы, которыми обмениваются частицы в системе.

Чтобы лучше понять, давайте рассмотрим простой пример. У нас есть две хоккейные шайбы, скользящие по поверхности без трения, и мы пренебрегаем сопротивлением воздуха для простоты. Они сталкиваются друг с другом при t = 0.

Давайте сначала перечислим все силы, присутствующие в системе. В основном есть три вида сил: сила тяжести, нормальная сила (между льдом и шайбами) и силы трения при столкновении шайб

.

Как определить нашу систему? В большинстве случаев нас будет интересовать движение шайб (и ничего больше).Таким образом, наша система состоит из двух шайб (и ничего больше). Вся остальная вселенная становится внешней. Имея это в виду, мы можем видеть, что сила тяжести и нормальные силы являются внешними, в то время как силы трения между шайбами ​​являются внутренними. Поскольку все внешние силы взаимно компенсируются, чистые внешние силы отсутствуют. (Гравитация и нормальная сила на каждой шайбе имеют одинаковую величину, но в противоположных направлениях) Следовательно, мы заключаем, что общий импульс двух шайб должен быть сохраняющейся величиной.

  • В предыдущем примере стоит отметить, что мы ничего не предполагали о природе столкновения двух шайб. Не зная ничего о внутренних силах (силах трения во время контакта), мы узнали, что полный импульс системы является сохраняющейся величиной (p1 и p2 — векторы импульса шайб). Фактически, это соотношение справедливо как для упругих, так и для упругих элементов. неупругие столкновения. Независимо от того, сохраняется ли полная кинетическая энергия шайб или нет, общий импульс сохраняется.
  • Также обратите внимание, что в предыдущем примере, если мы включим остальную часть Земли в нашу систему, гравитация и нормальные силы сами станут внутренними.

Force • Классификация сил

Силы делятся на внутренние и внешние.

Внутренние силы


Внутренние силы — это силы, действующие одной частью наблюдаемой системы на другую.


Несмотря на то, что для простоты мы предполагаем, что человеческое тело не меняет своей формы и объема, на самом деле, конечно, это не так.Человеческое тело — это система внутренних структур: органов, костей, мышц, сухожилий, связок, хрящей и других типов тканей. Эти конструкции действуют друг на друга и деформируют друг друга. Мышцы действуют на сухожилия, а сухожилия растягивают кости. В суставах кости оказывают давление на хрящ, который деформирует и оказывает давление на другие хрящевые ткани и кости. Если сила тяги действует на концы определенной внутренней конструкции, это создает напряжение и часто деформацию. Внутренние силы удерживают объекты (например,грамм. человеческое тело) вместе, даже если отдельные внутренние структуры такого объекта находятся под нагрузкой или давлением. Иногда силы тяги или давления превышают то, что могут выдержать внутренние силы данной конструкции, возникающая в результате деформация слишком велика, и данная конструкция ломается или ломается. Среди примеров — растяжение двуглавой мышцы бедра, разрыв ахиллова сухожилия, сломанная большеберцовая кость или разрыв крестообразной связки колена.

Мышцы и сухожилия считаются структурами, производящими силы, которые вызывают изменения в нашем кинематическом состоянии.Активность мускулов порождает внутренние силы, которые вызывают движения конечностей и других частей тела, но не могут вызвать изменение движения центра тяжести человеческого тела без воздействия внешних сил на человеческое тело. Человеческое тело способно изменить свое движение, только если оно находится в контакте с другим объектом. Мы можем представить себе футбольного вратаря, готовящегося поймать пенальти. Если он прыгает до того, как осознает, что мяч летит в противоположную сторону от ворот, ему необходимо изменить направление своего первоначального движения.Но, к сожалению, он не контактирует ни с каким другим объектом, поэтому никакие внешние силы не действуют на него, кроме силы тяжести. Следовательно, он не может поймать мяч головой в направлении, противоположном его собственному движению. Когда он снова приземлится, он может упереться ногами в землю и изменить направление своего движения. В этом случае земля создает внешние силы, позволяя вратарю изменять направление своего движения. Их можно понимать как силы реакции на силы, действующие ногами вратаря на землю.


Исследование внутренних сил позволяет описать движения отдельных частей тела, а также характер и причины травм.



Внешние силы вызывают изменение движения центра тяжести человеческого тела.


Внешние силы


Внешние силы — это силы, возникающие в результате взаимодействия между человеческим телом и окружающей средой.


Внешние силы можно разделить на контактных сил и бесконтактных сил .Большинство сил, с которыми работает биомеханика, — это контактные силы. Контактные силы — это силы, которые действуют в точке контакта между двумя объектами. Гравитационная сила, действующая на все объекты на Земле, является бесконтактной силой. Он воздействует на объекты, даже если они не находятся в прямом контакте с землей. Он действует через гравитационное поле Земли.

В спорте и физических упражнениях мы будем рассматривать только одну бесконтактную силу — силу тяжести.


Сила, являющаяся равнодействующей гравитационной силы и центробежной силы вращения Земли, называется силой тяжести.



Вес — это сила давления, оказываемая объектом (телом человека) на поверхность, или сила тяги, действующая на подвеску.


Если мы отпустим какой-либо объект, он начнет падать на землю и разгоняться под действием силы тяжести. Если пренебречь сопротивлением воздуха, он начнет двигаться с ускорением 9,81 6 м · с -2 независимо от его веса или объема. Это ускорение называется ускорением свободного падения g .Сила тяжести F G (единица измерения — ньютон — Н), действующая на объект, равна произведению его веса м (кг) и ускорения свободного падения г (м.с -2 ):

F G = m.g 7

Контактные силы создаются взаимным контактом объектов. Объекты могут быть жесткими или текучими. Контактные силы в спорте возникают между спортсменами и другими объектами в их окружении.Например, при ходьбе сила реакции Земли действует на подошвы как реакция на силу действия подошв, действующую на поверхность Земли (Рис. 7) 8 .

Контактные силы можно разделить на три составляющие:

  1. Составляющая сила, действующая перпендикулярно поверхности контакта и называемая нормальной силой F n 9 . При ходьбе, когда одна или другая ступня соприкасается с землей, нормальная сила — это компонент, действующий вниз на землю (действие) и вверх на подошвы ходящего (реакция).
  2. Составляющая силы, действующая параллельно поверхности контакта в направлении спереди назад, которая является одной из составляющих силы трения 10 .
  3. 3. Составляющая силы, действующая параллельно поверхности контакта в направлении слева направо, которая является одной из составляющих силы трения 11 .

Плоскость, вдоль которой действует сила трения, параллельна соприкасающимся поверхностям. Сила трения действует против направления движения.Когда ходунки прикладывают силу назад и вниз, сила трения является составляющей силы контакта, которая действует на ходунка вперед и назад на землю. Сила трения — это составляющая контактной силы, которая является причиной изменения горизонтального движения и, как таковая, является основной причиной передвижения человека.

6 Это значение действительно для Праги. Zpět

7 Иногда также используется под символом W как Вес или G.Zpět

8 В английском языке иногда используется аббревиатура GRF — ground response force.Zpět

9 На английском языке этот компонент силы контакта между спортсменом и землей описывается как вертикальный V / GRF.Zpět

10 На английском языке этот компонент силы контакта между спортсменом и землей описывается как передне-задний AP / GRF.Zpět

11 На английском языке этот компонент силы контакта между спортсменом и землей описывается как medio-lateral ML / GRF.Zpět

Достаточно фундаментальных фактов о силах и структурах — Урок

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 7 (6-8)

Требуемое время: 45 минут

Зависимость урока: Нет

Тематические области: Физические науки

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Резюме

Студенты знакомятся с пятью основными нагрузками: сжатие, растяжение, сдвиг, изгиб и кручение.Они узнают о различных видах напряжения, которое каждая сила оказывает на предметы.

Инженерное соединение

Инженеры учитывают влияние многих видов сил при проектировании конструкций. Факторы, которые влияют на проектные решения, включают: предполагаемое использование конструкции, ожидаемое воздействие погодных условий и тип почвы, на которой она будет построена. Инженеры выбирают лучшие материалы и подходы к проектированию зданий и машин, рассчитывая, сколько и какие нагрузки каждый материал способен выдержать без сбоев.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Определите пять основных нагрузок: сжатие, растяжение, сдвиг, изгиб и кручение.
  • Объясните, что такое момент и как его вычислить.
  • Объясните, как моменты создают изгибающие и скручивающие нагрузки на конструкции

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

Общие основные государственные стандарты — математика
  • Бегло складывайте, вычитайте, умножайте и делите десятичные дроби, используя стандартный алгоритм для каждой операции. (Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте рассуждение о соотношении для преобразования единиц измерения; соответствующим образом манипулировать и преобразовывать единицы измерения при умножении или делении величин.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
ГОСТ
Массачусетс — наука
  • Опишите различные способы представления проблемы, например.ж., эскизы, схемы, графические органайзеры и списки. (Оценки 3 — 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Определите соответствующие конструктивные особенности (например,г., размер, форма, вес) для построения прототипа решения заданной задачи. (Оценки 3 — 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Объясните, как силы растяжения, сжатия, кручения, изгиба и сдвига влияют на характеристики мостовидных протезов.(Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Определить и объяснить этапы процесса инженерного проектирования, т.е.е. определить потребность или проблему, исследовать проблему, разработать возможные решения, выбрать наилучшее возможное решение (я), сконструировать прототип, протестировать и оценить, сообщить о решении (ах) и перепроектировать. (Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Опишите и объясните назначение данного прототипа.(Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Определите подходящие материалы, инструменты и машины, необходимые для создания прототипа данного инженерного проекта.(Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Больше подобной программы

Исследование крутящего момента

Учащиеся узнают о кручении как о силе, действующей на конструкции, и имеют возможность сконструировать что-нибудь, чтобы противостоять этой силе.

Выполнение математических расчетов: анализ сил в ферменном мосту

Изучите основы анализа сил, которые инженеры применяют в соединениях фермы для расчета прочности моста фермы, известного как «метод соединений». Найдите напряжения и сжатия для решения системы линейных уравнений, размер которой зависит от количества элементов и узлов в ферме…

Сильное как самое слабое звено

Чтобы представить два типа напряжений, которым подвергаются материалы — сжатие и растяжение, — учащиеся изучают сжимающие и растягивающие силы и узнают о мостах и ​​небоскребах. Они строят свою собственную строительную конструкцию из зефира и спагетти, чтобы увидеть, какая конструкция выдержит наибольший вес…

Введение / Мотивация

Вы когда-нибудь задумывались, почему небоскребы не падают? Почему мосты не погружаются в реки, которые они пересекают, или почему велосипеды бывают разных размеров и форм? Почему одни здания сделаны из дерева, а другие — из стали и стекла? Это просто! Потому что они так устроены, да?

Хорошо, как люди, которые проектируют вещи, знают, какой материал лучше всего использовать, какой высоты может быть здание или даже где лучше всего поставить мост? Инженеры проектируют конструкции, такие как здания, плотины, самолеты, автомобили, туннели, стулья, велосипедные рамы и даже игрушки, чтобы выдерживать вес и выдерживать силы, которые воздействуют на них, которые могут их разорвать.Так что же такое сила?

Все мы по опыту знаем, что сила — это количество толкания или тяги, необходимое для перемещения объекта. Инженеры определяют нагрузки или внешние силы, действующие на конструкцию. Когда к конструкции применяются внешние силы, внутренние напряжения (внутренние силы) создают сопротивление внешним силам. Противостояние внешних и внутренних сил — вот что скрепляет структуру. Как только инженеры узнают нагрузки, действующие на конструкцию, они вычисляют результирующие внутренние напряжения и проектируют каждую часть конструкции таким образом, чтобы она была достаточно прочной, чтобы выдерживать нагрузки без разрушения.Студенты могут выступать в качестве инженеров, демонстрируя растяжение, сжатие и кручение в упражнении «Силы в конструкциях: сгибание и скручивание клеевых стержней».

Предпосылки и концепции урока для учителей

На конструкцию могут действовать пять типов нагрузок: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб и кручение.

  1. Натяжение: Две тянущие (противодействующие) силы, которые растягивают объект, пытаясь его развести (например, натяжение веревки, автомобиль, буксирующий другую машину с цепью — веревка и цепь натянуты или находятся в напряжении » подвергаясь растягивающей нагрузке »).Рисунок 1. Напряжение.
  1. Сжатие: Две толкающие (противодействующие) силы, которые сжимают объект, пытаясь сжать его (например, стоя на банке с газировкой, сжимая кусок дерева в тисках — и банка, и дерево сжимаются или «подвергаются сжимающей нагрузке»). Рисунок 2. Сжатие.
  1. Сдвиг: Две толкающие или тянущие смежные силы, действующие близко друг к другу, но не прямо противоположные друг другу. Срезающая нагрузка разрезает или разрывает объект, раздвигая его молекулы в стороны (например, ножницы для обрезки разрезают ветку, резак для бумаги режет бумагу — ветка и бумага «подвергаются срезной нагрузке»).Рисунок 3. Сдвиг.

Другой пример: потянуть за два склеенных бревна; клеевое соединение «подвергается сдвиговым нагрузкам». Рисунок 4. Сила сдвига на клееную древесину.

Момент силы

Понимание момента силы является ключом к пониманию двух последних типов нагрузок. Момент — это «вращающая сила», вызванная силой, действующей на объект на некотором расстоянии от фиксированной точки. Рассмотрим эскиз трамплина на рис. 5. Чем тяжелее человек (сила) и чем дальше он выходит на доску (расстояние), тем больше «поворачивающая сила», действующая на бетонный фундамент (фиксированная точка).Рисунок 5. Момент силы.

Сила (F) создает момент или «крутящую силу» (M), которая пытается повернуть трамплин вокруг фиксированной точки (A). В этом случае доска для прыжков в воду изгибается моментом.

Чем сильнее сила и чем больше расстояние, на котором она действует, тем больший момент или «вращающая сила» она создает.

Момент или «вращающая сила» (M) рассчитывается путем умножения силы (F) на ее плечо момента (d). Плечо момента — это расстояние, на котором приложена сила, взятое от фиксированной точки: Рисунок 6: Уравнение для момента силы.

(Пока сила, действующая на объект, перпендикулярна объекту.)

Если сила, измеренная в Ньютонах, умножается на расстояние в метрах, то в данный момент единицами измерения являются Н-м (читай: «Ньютон-метры»). Если сила измеряется в фунтах и ​​умножается на расстояние в дюймах, то единицы измерения — фунт-дюйм (читается как «фунт-дюйм»). Единицей измерения моментов может быть любая единица силы, умноженная на любую единицу расстояния.

  1. Изгиба: Когда момент или «сила поворота» применяются к структурному элементу, который закреплен на обоих концах, такие как полюса пучок, что делает его отклонить или изгиб.Момент, вызывающий изгиб, называется изгибающим моментом. Изгибание вызывает растяжение и сжатие внутри балки или шеста, вызывая «улыбку». Молекулы в верхней части улыбки сжимаются, а молекулы в нижней части улыбки растягиваются. Балка или шест при изгибе не выдержит напряжения (сломается на той стороне, которую разводят) (например, полка в книжном шкафу и предыдущий сценарий с трамплином). Рисунок 7. Пример изгиба книжного шкафа.
  1. Кручение (скручивание): Создается, когда к структурному элементу (или куску материала) прилагается момент или «вращающая сила», заставляющая его отклоняться под углом (скручивание).Момент, вызывающий скручивание, называется скручивающим или крутящим моментом. Кручение создает напряжения сдвига внутри материала. Балка при кручении разрушится при сдвиге; скручивающее действие заставляет молекулы раздвигаться в стороны (например, столб со знаком, свисающий с одной стороны). Рисунок 8. Кручение.

Сопутствующие мероприятия

Оценка

Вопросы : Оцените понимание учащимися материала, индивидуально или в группе, с помощью Исследовательских вопросов, представленных в соответствующем задании.

Задача 1 : Рассчитайте момент, возникающий, когда человек весом 150 фунтов силы стоит на конце трамплина 120 дюймов (используйте уравнение момента: M = F x d) (ответ: 18 000 фунтов силы-дюймов)

Задача 2 : Если 1 Н = 0,2248 фунта-силы и 1 м = 3,28 фута, преобразуйте единицы в предыдущей задаче, чтобы получить решение в Нм (ответ: 18000 фунт-сила-дюйм x 1 Н / 0,2248 фунта-силы x 1 фут / 12 дюйм x 1 м / 3,28 фута =. 203 Нм)

Другая сопутствующая информация

Просмотрите центр учебных программ по физике, согласованный с NGSS, чтобы найти дополнительные учебные программы по физике и физическим наукам, посвященные инженерным наукам.

Авторские права

© 2013 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2005 Вустерский политехнический институт

Авторы

Дуглас Прайм, Университет Тафтса, Центр инженерного образования

Программа поддержки

Информационное бюро K-12, Вустерский политехнический институт

Последнее изменение: 9 декабря 2020 г.

Механика

ньютонов — Почему можно пренебречь внутренними силами, учитывая движение центра масс системы?

Насколько я понял, это говорит о том, что одна частица толкает другую. частица j, которая толкнула частицу j, оказывает равное и противоположное направленная сила на i-ю частицу.Итак, i-я частица останавливается ускоряется, так как при ударе ощущается равная и противоположная сила, и j-я частица начинает ускоряться. Как это объяснить, почему внутренние силы не учитывать?

Если абстрактный или общий случай сразу не имеет смысла, может быть полезно рассмотреть конкретный пример низкого значения $ N $.

В качестве примера рассмотрим систему с двумя частицами. Частица 1 оказывает силу на частицу 2, а частица 2 действует на частицу 1 с силой, равной по величине, но противоположной по направлению.{int} _ {net} = F_ {12} + F_ {21} = F_ {12} + -F_ {12} = 0.

долларов США

Следовательно, центр масс этой системы не ускоряется. Таким образом, для ускорения этой системы частиц имеют значение только внешние силы, поскольку такие силы — единственные, которые могут вызывать любые ускорения.

Еще одно предположение должно быть сделано для твердых тел, и это условие, что частицы внутри системы остаются на фиксированном расстоянии друг от друга; если это не так, все частицы будут просто слипаться, когда они ускоряются навстречу друг другу, но это не влияет на ускорение системы в целом, что также является еще одним способом сказать, что центр масс системы не ускоряться (как мы видели, сумма внутренних сил равна 0).

Вот явный пример системы из четырех частиц:

$$ F_ {12} + F_ {13} + F_ {14} + F_ {21} + F_ {23} + F_ {24} + F_ {31} + F_ {32} + F_ {34} + F_ { 41} + F_ {42} + F_ {43} = (F_ {12} + F_ {21}) + (F_ {13} + F_ {31}) + (F_ {14} + F_ {41}) + ( F_ {23} + F_ {32}) + (F_ {24} + F_ {42}) + (F_ {34} + F_ {43}) = (F_ {12} + -F_ {12}) + (F_ {13} + -F_ {13}) + (F_ {14} + -F_ {14}) + (F_ {23} + -F_ {23}) + (F_ {24} + -F_ {24}) + (F_ {34} + -F_ {34}) = (0) + (0) + (0) + (0) + (0) + (0) = 0 $$

На этом этапе должно быть очевидно, что сумма всех внутренних сумм $ F_ {ij} $ равна нулю (0).Вы можете показать это математически для любой системы из $ N $ частиц.

Например, если сгусток частиц упал со здания (без учета сопротивления воздуха) никакие частицы не падают быстрее, чем другие, поэтому можно учитывать только внешние силы.

Это совершенно отдельная вещь. Похоже, вы смешиваете тот факт, что ускорение объекта под действием силы тяжести не зависит от его массы, с наложенным условием, что эти различные падающие объекты должны находиться в одной и той же системе; это не обязательно правда.Однако верно то, что сила тяжести будет внешней силой для любого твердого тела, и, как таковое, ускорение этого твердого тела будет зависеть только от этой внешней силы, а не от ее внутренних сил.

Что касается вашего редактирования:

Это вызывает нулевую чистую силу на массу в целом. Но масса как все было поражено внешней силой? Он должен испытывать чистую сила в направлении внешней силы? И предположим, что это сценарий произошел со всеми исходными частицами вблизи внешней силы когда он нанес удар, поэтому объемного движения не произошло.

Если чистая сила равна 0, тогда чистая внешняя сила также должна быть равна 0, поскольку уже было показано, что чистые внутренние силы всегда в сумме равны 0. Ваше редактирование на самом деле не имеет смысла, поэтому нельзя ничего дать действительные ответы по этому поводу. Это все равно, что спрашивать маффин, какой у него любимый цвет … задавать такой вопрос просто не имеет смысла.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Я только что увидел, что этот вопрос был задан три года назад, но он появился на моем экране довольно высоко, как если бы это был недавний вопрос.Полагаю, я оставлю ответ.

ньютоновских механик — Могут ли работать внутренние силы?

Изменение наших представлений о Вселенной всегда было проблемой … «Сумма всех внутренних сил не равна нулю. Если сумма внутренних сил равна нулю, Вселенная не будет динамической»

В механике известно, что, когда тело прикладывает силу поля к другому материальному телу, то же самое тело получает силу, равную силе, противоположную приложенной, и именно так понимается закон всемирного тяготения, сформулированный Ньютоном. Это верно для тел, которые обладают инерциальными значениями, аналогичные по величине перестают быть необходимыми при использовании тел, чьи инерционные величины могут отличаться в тысячу раз от значения меньшего тела, например, числа.Это случай системы, образованной Землей и объектом, как и теннисный мяч, он будет получать вариации в своем количестве движения до момента, когда он будет помещен в свободное падение, но невозможно сказать то же самое. Земли, в этом случае изменение ее движения на практике равно нулю, поскольку она не сместилась ни на тысячную часть расстояния, ни тем более, чтобы испытать какой-либо тип ускорения. Теперь, анализируя существование такого покоя и смещения объекта, можно сказать, что более высокое энергетическое содержание тела оказывает влияние поля на внутреннюю часть тела, которую мы рассматриваем как систему для изучения.

Затем считается, что тело находится в состоянии покоя, когда сумма всех сил, действующих в нем, равна нулю, а также применимо к ситуациям в пустом пространстве, когда поле преобладающего ускорения незначительно влияет на данный интервал времени, что он хочет сказать, что на графике непрерывная кривая, скорее, приближается к прямой линии. Однако тело, не вращающееся в течение заданного промежутка времени, считается находящимся в состоянии абсолютного покоя, когда на него не действуют никакие внешние силы или влияния поля, так же и тот, кто осуществляет преобладающее поле на других материальных телах, составляющих систему, тем самым создавая точку отсчета для получения абсолютного пространства, то есть евклидова пространства.Более того, расширяя поле нашего зрения, в любой системе сумма внутренних сил никогда не достигает нуля, хотя тело находится в равновесии, что не следует путать, чтобы идеализировать изолированную систему, что на практике, как и в этом случае, Опыт подтверждает, что невозможно найти систему с такими характеристиками, из-за того, что не существует материала, который может изолировать гравитацию. По этой причине взаимодействие между системами является ключом к пониманию Принципа Внутренней Силы, который способен решать ряд собственных проблем механики и электродинамики.

динамика вращения — влияние внутренних сил на крутящий момент

Допустим, у вас есть система объектов, возможно, бесконечно много. Вы прилагаете определенные силы к различным объектам в системе. Никакие другие внешние силы не передаются, поэтому единственными силами являются внутренние силы между объектами и силы, исходящие от вас. Предположим, что система реагирует вращением вокруг фиксированной оси (каждый объект в системе вращается с одинаковой угловой скоростью вокруг оси, хотя эта скорость не обязательно должна быть постоянной во времени).Если вы зафиксируете силы, которые вы прикладываете, а также массу и положение объектов, то правда ли, что угловая скорость и направление вращения системы могут изменяться? Это происходит при изменении внутренних сил. Все, что вы знаете о них, — это то, что они в сумме равны $ \ vec {0} $, поэтому я думаю, что их можно выбрать так, чтобы угловая скорость и направление менялись. В качестве рудиментарного примера, если система состоит из двух объектов, каждый с одинаковой массой, они вращаются вокруг средней точки сегмента, соединяющего их позиции, и нет никаких внешних сил, тогда, если вы сделаете силу на одном объекте, направленную в сторону другой объект, вы изменяете величину силы и соответственно устанавливаете начальные скорости двух объектов, тогда угловая скорость может немного отличаться.

Предположим, что система представляет собой однородный шар, вы прикладываете силу к точке на поверхности шара, и шар вращается вокруг некоторой оси через центр шара. Если ответ на мой вопрос утвердительный, то вычисление момента инерции мяча относительно оси, вычисление крутящего момента, создаваемого вашей силой относительно оси, и деление их величин не обязательно дают угловое ускорение мяча? Если да, то есть ли дополнительные предположения о внутренних силах внутри шара, или я что-то упускаю?

Я новичок в физике, и в последнее время меня это беспокоит.Прошу прощения, если я не подумал об этом или у меня возникло какое-то недоразумение.

.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *