大家好,我是土木光头强,欢迎来到我的材料力学课,本次课为大家介绍拉亚呼和定律。 提到虎壳定律啊,我们往往的感觉是既熟悉又陌生,熟悉的事呢,我们刚开始接触到物理的时候呢,就接触过虎壳定律, 他说反应的是什么呢?是一个弹簧的变形量与弹簧的恢复力之间的一个关系,之间的一个关系。 那陌生呢?又指的什么呢?好像是我们学过了弹簧的复刻定律之后,就再也没用过这样的一个定律,所以说呢,我们对他的这样一个感觉呢,往往是既熟悉又陌生。 那什么是骨科定律?那骨科定律的它的意义呢?在力学里边呢,是非常重要的,它反应的呢,就是力和变形之间的 他们的一个关系。比如说我们生活中没有谁真正看见过力是什么样的,但是我们都感受过力,比如说打架的时候,你施加的力越大,打的人越疼,比如说买东西的时候,买东西越重,弹簧秤的伸长量呢也会越大,那 我们所感受到呢,都是力所产生的效果,哎,产生的效果,那力和和力的效果两者之间,它到底是一个什么关系?那这个关系就是虎客定律。 那在材料力学中的拉压变形里边,他也对应的一个虎壳定律,他说反应是什么呢?就是拉压变形的时候,力和变形他们之间的一个关系,那这就是拉压虎壳定律。那既然说到虎壳定律,反 的是力和变形两者之间的关系,那么我们先给大家介绍一个概念,就叫变形。那什么是变形呢?以前在教课的时候呢,我问过学生同样的问题,说什么是变形,那学生给我的回答是,往往行变就是变形, 好像也没有什么错误,但是又好像什么没说,那什么是变形?变形呢是构建在受力之后所发生的形状或者体积的改变,我们把它形状和体积改变的这样一个总的一个变化,称之为变形, 哎,称之为变形。那在知道变形的一个概念之后,哎,我们可以把变形呢进行一个分类,那大致呢它可以分成一个弹性变形和一个塑性变形。那以下举的这两个例子呢,其实是我们在高 高中刚开始接触骨灰定律,接触弹簧的时候,给大家介绍过两个相应的概念,比如说一个弹簧在拉力作用下,它产生了一个变形,哎产生了这样一个伸长的变形, 当这样一个拉力去掉之后呢,这个变形呢恢复到原来的这样一个长度,那这样一个过程中所产生的这个变形呢,我们就把它称之为弹性变形。 那如果施加的力比较大,比如说这个弹簧原来是这么长,现在呢施加的力比较大,使这个弹簧呢产生了从这到这的这样的一个变形, 哎,这样就变形,那随着拉力 f 的去掉,这个弹簧呢,弹簧呢虽然能恢复一定的变形,但是呢不能恢复到原来的长度了,就会剩这样一部分,那么我们把这样 剩下来的这部分,哎变形呢,把它称之为塑性变形。那变形的两个分类呢,是非常重要的,尤其在材料力学里边,材料力学里边所研究的所有的一些理论问题都是基于这样一个感见,在弹性变形的基础上进行了研究的。 那为什么要给大家着重介绍弹性变形?为什么要给大家介绍变形的一个分类?那是因为虎客定律他也是有一定的适用范围的, 那虎壳定律只有在弹性变形,或者说只有在弹性范围之内,它才满足虎壳定律的关系,而超过了弹性变形,也就变形当中了竖性范围的时候呢,虎壳定律呢?将不再使用,哎,所以说大家应用虎壳定律的时候,一定要 给自己提个醒,他的应用范围呢,是在弹性变形或者弹性范围之内才适用, 那知道变形的分类以及呢它的概念之后呢?我们来看一下,既然虎壳定律是在弹性范围内适用,哎,那它结实呢? 幼师的力和变形两者之间的关系,那这个关系是什么?哎,就是力等于他的变形量通过成一个系数建立了这样一个比例函数的关系,我们就把它叫做虎和定律。 而对应这样一个试纸,他说反的是什么呢?是弹簧的这样一个变形量与恢复力两者之间的一个虎会定律,哎,虎会定律,哎,那这是在刚开始学物理的时候,我们就接触过哎,这样的一个定律,那本章也是本姐给大家介绍的拉亚虎会定律, 他是怎么回事呢?啊?那同样是在弹性范围之内,哎,弹性范围之内,比如说这样一个杆件,在拉力作用下,产生了一个德尔特 l 的这样一个伸长量来伸长量,那这个伸长量公式呢? 现在来公示呢?是得他 l 等于 nl 比上一 a, 然后呢我们把这个公式给他除过来,那给他除过来,那左边呢?就变成得他 l 除以 l, 右边呢就是 n 比上一乘以 a, 那我们再 看一下这里边深长量也是这个得上 l 除以 l, 它是什么?是不是我们前面所讲的这样一个应变的概念?应变的概念,应变的是不是这样一个变形量除以原长,那我们把它用一个形容来调试,而右边这一部分 n 是什么? n 是这个杆件内部所产生的轴力,那除以这样一个杆件的横截面面积,是不是等于这个横截面的正应力? 黄金万张阵营力,那这是一个硬力的效果,而一副虚荣是一个应变的效果,那他俩差一个什么?是不是一个长数?我们说这个一是材料的弹性磨料,哎,他只与一个材料的自身性质有关,他是一个系数,对不对?哎,那这样会得出这样一个事, 我们再把这样一个式子进行一个变换,他等于什么呢?正应力就等于弹性磨量乘以一个形, 那是一个吗?是应力,以不形容,是应变通过成一个什么成一个系数的形式建立的这样一个等式关系。我们可以再回顾一下,看一下这是不是恢复力和 弹簧的变形通过成一个系数建立的等式关系,我们就把它叫做虎和定律,也就是虎和定律。 所以说大家在学到现在之后,要有一个理解,虎克定律,它所揭示的就是在弹性范围之内,力和变形之间的一个规律,也就是他们之间的一个关系。是什么关系呢?是一个比例函数的关系, 虽然大家可能会觉得这样一个关系非常简单哎,没有什么难的,但是正因为虎客 总结出来了力和变形之间的这样一个关系,那么进而呢,发展出我们一系列的一些力学理论,所以说虎克定律在力学里边的它的重要性呢,是非常重要的。那非常重要的,那本节呢,给大家介绍的就是拉亚虎克定律,后期呢,我们还会给大家 介绍剪切虎壳定律、广业虎壳定律。那不管什么虎壳定律,可能名不一样,公式不一样,形式不一样,但是它所揭示的根本问题是,同一个 虎壳定律揭示的就是力与变形之间的关系,是什么关系?就是一个乘以一个系数建立的比例函数的关系,这就叫做虎壳定律。那本次课呢,就上到这里,更多精彩内容敬请关注,土木光头强。
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有的同学说力学很难到达,也有诀窍啊,六十秒学会数据分析,口罩,什么都有,口罩,你口罩鼠标都有啊,就地取材,零成本购物体,时间不要放在口罩里。然后这手拍点一点,这个手拍重力,重力加厚度,那么,哎,手两边有弹力,弹力是拉力,符合定律 y 的 kf, 然后开始做实验,先这样好吧,二翻脚要让它四十五度,看这角度,四十度,然后什么呀?哎,三十度,然后零度,这个零度,你看这个变长了,口罩变长了,变长了,变长了,要零度的,力度不限大,手指变紧, 哎,再回来,你感觉手这个手劲还有弹簧,弹簧吗?口罩这边两个绳有弹簧,哎,回来角度力大小,哎,这个实验模型就进来前了,这个时间一做会了是吧?六十秒做会的同学们,这题题目呀,永远不会出错。
在越狱中,麦克仅在关键位置上钻了几个孔,就破坏了六英尺后的混凝土墙,这是什么原理呢?这就是胡克定律。物体应力在尖角孔洞缺口位置会显著增高,应力集中会引起脆性材料断裂,使物体产生疲劳裂纹。 麦克正式利用胡克定律计算出打孔的最佳位置。孔的存在就降低了墙的整体结构强度,更容易开裂,使其破坏所需的力相对更小。 在工地中我们也会用到胡克定律,只是我们不知道而已。在大面积混凝土破碎时,施工人员会先用挖掘机破碎锤在地面打上排布均匀的孔,这样就可以降低混凝土的整体结构强度,从而提高作业效率。你还知道工地上会用到哪些原理来提高效率吗?
胡克丁,这个问题很多学生都出现这样的一个情况,搞不清楚,是吧?一开始这个弹簧,然后呢?把这个弹簧把它打成两段,对吧?打成两段, 那这里挂一个 m 一,底下呢?挂一个 m 二,这个 m 一加 m 二是 m 的啊,质量是一样的啊。那我们求 这个弹簧被剪断之后,这样去拉物体之后,他总的长度两个比较,是吧?这边总的长度是 l 一,这边总的长度是 l 二,是吧? 我们最容易陷入的误区就是什么?我们最容易陷入的误区,就刚刚讲到的会误以为,比如说 这个上面的弹簧尾的十一,底下是弹簧尾的时候,是吧?我们会误以为这个弹簧到了,或者说这两个弹簧的进度系数跟这边是一样的,比如说这个弹簧的进度系数为 k, 那我们一些学生很认为,哎,这也还是 k, 这也是 k, 让它带进去,然后进行整理受力分析之后,因为这整个 m 一加 m 是 a m 嘛,那就会认为,哎, s 一的弹簧的生产量,根据这个这个 是吧?根据这个最基本的符合定律来算,哎,发现就认为 s e 的弹簧长度的形变量已经跟他一样了,所以底下弹簧再拉一点长度出来,这总的长度 是不是觉得会大于那边啊?这样子错误的是,那整个弹簧被剪断之后,那他这个系数是会变小的, 我不说错,就会发生变化,进入系统会发生变化的,你不能再用原来这个 k 了,你就说不能再用他这个 k 了,这里应该变成 k 一 k 二了, 因为你你这个弹簧被剪断之后,你即便再串联,他的进度系数是会发生变化的,这每一个进度系数都不一样,不一样到这里呢?我不想用这么多进度系数来做,因为这样太麻烦啊,因为我们初中毕业还没讲这么复杂嘛。所以呢,我们从一个最根本的角度来去思考, 你看弹簧为什么产生弹力啊?我们初中讲了,他是因为形变了,是不是产生了形变,是吧?好,那我现在问大家一个最基本的问题, 比如说,就以这个弹簧为例,他去拉一个物体,去拉一个物体,先思考一个问题,这每个形变量, 每一圈弹簧的型面料,一二三四啊,五个,第五个就不说了,你们觉得每一圈型面料是不一样的啊?因为弹簧每一圈它的材质是一样的,对吧?那型面料为什么是一样? 感觉上是不是?是不感觉上好?那么现在把这感觉,把它理性化。如果这个物体重 m, 那他向下拉的是 m g 是吧?那向上的拉力呢? 这个 f 拉力是不是也是 m g, 是吧?也是 m g? 好,那请问请问你们告诉我这每一圈弹簧的弹力多少?踩在前面弹力一二三四五,这每一圈弹簧 产生弹弹性的洗面率是多少?是 m g 还是 m g 除以五 m g, 对吧?你觉得肯定是 m g, 如果是 m g, 初五就完蛋了。 我们来对这个点进行设定分析,那他向上拉力只有 m g 除以五,但是向下的重是 m g 啊,根本就不平衡,再往上一直推倒是不是? 所以必须是 mg, 那才是每一环扣一环,一环扣一环,一环扣一环,知不知道世,世界上就可以类比于手,我们绳子一样的,绳子上的力是一股力,对不对啊?你力不能这样子在串,不能串联去叠加,这个思维是错误的,是吧? 对不对?这样,刚刚给你们讲这个,这个伏尔加和尚的纤夫,一个懒神拉着这艘大船, 这纤夫是不是这样去拉绳子的,是不是啊?而不是这样去拉绳子,因为这样去拉绳子出现什么情况?是一股力啊,拉不动的,所以得这样子,是不是这个力做,这个力做,这个力做,然后形成一股合力去拉动了他, 是不是啊?你不能简单进行串联,这里是一个意思,你不能用 m g 区域,而是每一圈产生形变力就是 m g, 对不对?而且居然是,居然每一圈产生形变力都是 mg 的话,那所以每圈的形变量一定是一样的,是不是啊?因为这是同样 材质,那我们可以把问题进行干嘛?把它还原成最底层的逻辑。什么意思?就是让这个从材质的角度出发,因为你嘎过把它剪断之后,剪断之后材质没有发生变化,那每一圈弹簧的进度系数发生变化了吗? 是没有啊,是没变的,所以我们可以怎么处理?那么设每一圈弹簧进度器是为 k, 是吧?我们可以设每一圈弹簧进度器是为 k, 我就擦掉了啊?那射每一圈弹簧进度系数 a k, 可以吧?那我是为了跟他区分,我用小 k, 是不是啊?那 每一圈那变化的长度,这个 k f 美 k 德达 x 是不是等于 m g 啊?对吧?每一圈都都是这样,是一样。对,每一圈的形变率是一样的,因为一股一股弹簧嘛, 那现在这个弹簧总的是那样长度?因为他比两个,比两个弹簧最终长度的问题,那我只要去比两个弹簧最终形变量的长度不就行了, 这不就行了吗?对吧?我就比比他的变化量就好了,不要去比原厂,原厂是一样的,对吧?只要去比他变化量,谁的变化量越大,那谁就最终的长度越大嘛,是不是?好,那么去比比他的变化量,那这变化量怎么算? 因为我刚刚设的是最,我在引入了一个每一圈的进度系数 a k, 是不是啊?那是不是设计到 圈数问题,那这边我就 n 圈嘛,那这边呢?或者这里就 s 圈啊?我,我因为已经备注 s es 了,那这边总共就 s 圈可以吧? s 圈这边的 s 一圈, s 二圈。 那我们来看一下,那这边总的总的得到 x, 总怎么算?这样慢一点,一圈的形变量是不是得到 x 除以 m g 除以开亚是一圈的形变量,那总的呢?德拉克斯总 等于 s 一哦,等于 s, 因为 s 圈嘛,这个 k 分之 m g, 这边总的形变量是不是?那我只要去比这边的形变量和这边形变量的变化量,谁大谁小,不就是看最后长的谁,谁长谁短, 对不对?好,因为同样的材质,所以每圈的糖这个进度是不是没变?是没有变的,对不对?那回到这边第一步,任老师整体受力分析对不对?先对 m 点这个点进行受力分析,那这个点是不是受到 这两个的拉链?因为弹簧是轻质,弹簧不系自重,不系弹簧重,对不对?所以这个点是吧?仍然是 m g 受到力是 m g 向下拉力 m g 向上呢,也是 m g 嘛,是不是啊?好,这里我就不设定分析了,因为图吧,然后我们继续啊, 然后这里我们把它标注一下,那就是上面这个弹簧 s 一, 我我我我,这个上面弹簧的芯片我就总的 每一圈是不是跟这边是一样的,对吧?这个得到 x 是不是也是 m g 除以 k 啊?同样的 k 吧,是不是啊? 因为上面的弹簧产生的形变力是不是也是 m g, 对不对?也是 m g, 所以每一圈每一圈的形变力也是 m g, 对不对?好,那上面几圈 下面总共几圈?二十一二十一圈,那上面上面总的几面量多少? 呃,我们用个,用个这个另外一个字母另外一个代数来表示吧。那你得到 x 一来表示肿,好吧,这样子 好,得,它 x s 一总的洗面料,那等于什么? s 一乘以黑分之 mg, 对吧?好,那底下呢? 不用我再说了吧。德塔 x s 二的总的形变量等于二十二乘以 k 分之 m g 吗? m 二 g, 是不是啊? 对不对啊? m 二,因为他吃了 m 二等于在干嘛?两者相加加一下,那总的这边总的形变量我就用德塔,这边是 s 总,那我就这边用德塔 x, 哦,好了,好不好,我得区分他,好吧。啊,可以吧,或者这边有得了 s 一,让让你们大家一个心里清楚。好,那这两个 什么样总的形象进行比较,那这边得多少?这两个相加是不是 s 一乘以黑分之 m g 加上 s 二乘以黑分之 m 二 g, 接下来怎么弄?以长度比这个前面的大小,怎么怎么操作?比大小我们最多要几种方法做长做大拍呢? 做商做商相熟是不是啊?那前提相熟的要看是不是都正数对不对。那这种一看就是只能做差嘛, 一旦做到之后利用你的数学工具立马就能发现左边肯定很大,其实通过这里就发现了,是不是啊?通过这里就发现这个越多这个子弹越大,是不是啊?因为这个小啊 啊,所以你看通过这种根本的从一个弹簧产生形变率根本原因出发,我们从物理规律入手,会比这种色 k 一 k 二这么多 k 来的更快,明白吧?因为这一系列操作的话会比较麻烦,只是最后一步需要一个座叉而已,是吧,这就从物理的 根本规律入手,他能解题会更快,而且更好理解,是不是啊?你们这次英才班考试不是考这道题吗? 对不对?现在明白为什么是每一圈是一样的吗?而不是,哎,前面很挤,然后后面很宽或者中间很挤,两边 很大,是不是一定是均匀的,受力均匀的,对吧?因为每一圈的形变力必须是一样的,因为这是一股弹簧, 明白了吧?所以这个扑克定律啊,是我们这个比亚考的一个热点对不对啊,平时你们训练的也做到过好,就讲了蛮蛮长时间了,他刚刚那个叫什么 那个那个还记得吗?就你刚刚提问那个,我扫了一下, 就你刚才说那个拔河的问题,还记得吧?怎么说来着的?你看这也是考虑一个力的问题,是不是力不能简单串联的是吧? 我刚怎么分析的啊?因为还是还是一股绳子啊,所以你拉我我拉你,这个这个力是一样的,对不对?力的作用是相互的嘛?这个力是一股力。 那看谁赢?刚说的什么?看地面的摩擦力,是吧?还有一个呢, 我刚想我有什么问题,为什么我们要后仰就增大力臂?增大什么力臂?力臂?为什么?你看我让我整个后仰之后,把重心位后移力的方向支点在这里看到吗? 支点这边也是,是吧?所以哪边越重人越多,人越多。然后呢?大家采用的技巧,向后仰,让重心向后仰之后, 利弊是不是变大?那利的作用效果就变大了啊,是吧,明白了吧?这是拔河的一个特点,所以你看力学是不是非常的熟悉,但是有的时候又很陌生,对吧?啊,明白了吧?