الإجهادات وتقوية المنشآت
التصميم والتكنولوجياالرسم الهندسي والتصميم15–16 سنةمختبر افتراضي
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيل
حمّل قضيبًا أو عمودًا أو رفًّا أو محورًا أو مسمارًا بالشد أو الضغط أو الانحناء أو الالتواء أو القص، من الفولاذ أو سبيكة الألومنيوم أو خشب الصنوبر أو الأكريليك أو الخرسانة، وزد الحمل حتى ينهار: شاهد الإجهاد والتشوّه وأين يحدث الانهيار وكيف (خضوع، انقطاع، انبعاج، تشقّق، قص). ثم شكّل الشريط نفسه من الصفيحة مستويًا أو مثنيًا أو مموّجًا أو مضلّعًا أو مصفّحًا أو بجذع، وقارن صلابته تحت الحمل نفسه بعزم القصور الذاتي للمقطع. وتقيس شاشة المختبر انخفاض مسطرة مترية مثبتة من طرف واحد أو مسنودة من الطرفين بدلالة الحمل والطول والسُّمك لإيجاد معامل يونغ.
الدرس: القوى والإجهادات في المنشآت؛ التقوية وزيادة الصلابة
ماذا تعرض
تحمل المنشآت الأحمال بخمسة أنواع من الإجهاد: الشد يُطيل، والضغط يقصّر، والانحناء يُطيل وجهًا ويقصّر الآخر، والالتواء يلوي، والقص يجعل الطبقات تنزلق. الإجهاد قوة على وحدة المساحة (σ = F/A)، وينهار الجزء عندما يبلغ الإجهاد مقاومة المادة لهذا النوع من التحميل، أما القضبان الطويلة النحيلة تحت الضغط فتنبعج قبل ذلك. وتعتمد الصلابة على الشكل أيضًا: الثني والتمويج والأضلاع والتصفيح وإضافة جذع تُبعد المادة عن المحور المحايد وتزيد عزم القصور الذاتي I. القيم نموذجية، والانحناءات صغيرة ومرنة.
طريقة الاستخدام
في «خمسة أنواع من الإجهاد» اختر نوع الإجهاد والمادة، واضبط الحمل والطول والقياس، ثم اضغط «حمّل حتى الانهيار»؛ يُسجَّل كل انهيار في الجدول. في «تقوية صفيحة» اختر شكلًا وارتفاعه ثم اضغط «اختبر هذا الشكل» لمقارنة الانحناءات. في «مختبر المسطرة» اختر طريقة التثبيت والمسطرة، وأضف الكتل من «الكتلة المعلّقة»، واضغط «سجّل القراءة»، واستعمل ميل الرسم البياني لإيجاد Y.
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة خمسة أنواع من الإجهاد, تقوية صفيحة, مختبر المسطرة
- نوع الإجهاد (خمسة أنواع من الإجهاد) شد, ضغط, انحناء, التواء, قص
- المادة (خمسة أنواع من الإجهاد) فولاذ طري, سبيكة ألومنيوم, خشب الصنوبر, أكريليك, خرسانة غير مسلّحة
- الحمل F (خمسة أنواع من الإجهاد) 1–100000 N
- الطول أو البحر (خمسة أنواع من الإجهاد) 0.2–2 m
- قطر القضيب أو سُمك الرف (خمسة أنواع من الإجهاد) 4–40 mm
- مادة الصفيحة (تقوية صفيحة) ألومنيوم, فولاذ, بولي بروبيلين, كرتون
- سُمك الصفيحة (تقوية صفيحة) 0.5–3 mm
- الشكل (تقوية صفيحة) مستوية, مثنية الحواف, مموّجة, مضلّعة, مصفّحة, بجذع (مقطع I)
- ارتفاع الثنية أو الموجة أو الضلع أو الجذع (تقوية صفيحة) 5–40 mm
- عدد الطبقات (تقوية صفيحة) 2–6
- الطبقات ملصقة (تقوية صفيحة)
- الحمل في منتصف البحر (تقوية صفيحة) 1–500 N
- طريقة التثبيت (مختبر المسطرة) كابول (مثبتة من طرف واحد), مسنودة من الطرفين والحمل في الوسط
- المسطرة (مختبر المسطرة) المسطرة أ, المسطرة ب, المسطرة ج
- الطول L (مختبر المسطرة) 30–90 cm
- سُمك المسطرة d (مختبر المسطرة) 4–8 mm
- الكتلة المعلّقة (مختبر المسطرة) 0–500 g
أسئلة للاستكشاف
- لماذا ينهار قضيب طويل ونحيل تحت حمل أصغر بكثير في الضغط منه في الشد؟
- لماذا ينحني الكرتون المموّج أقل بكثير من كرتون مستوٍ مصنوع من الورقة نفسها؟
- كيف يتغير انخفاض الكابول عندما يتضاعف طوله؟
