Упругость, прочность и трение: закон Гука и модуль Юнга — тест

Деталь, которую ученик спроектировал и напечатал, должна выдержать нагрузку и не сломаться — а для этого нужно уметь оценить напряжение в материале и сравнить его с пределом прочности. Набор проверяет эту инженерную арифметику вместе с законами трения, без которых не рассчитать ни тормоз, ни захват робота.

Какие темы охватывает набор

Виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение. Механическое напряжение $\sigma = F/S$ и относительное удлинение $\varepsilon = \Delta l / l_0$. Закон Гука в двух формах — для пружины $F = kx$ и для материала $\sigma = E\varepsilon$, модуль Юнга. Диаграмма растяжения: предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности; хрупкие и пластичные материалы. Допускаемое напряжение и коэффициент запаса прочности. Трение покоя и скольжения, коэффициент трения, независимость силы трения от площади соприкосновения.

Как устроена работа

Пятнадцать заданий: выбор ответа, соответствие участка диаграммы и его названия, порядок точек на диаграмме растяжения стали, вставка терминов и расчёты — напряжение в стержне, жёсткость пружины, удлинение проволоки по модулю Юнга, сила трения и наибольшая нагрузка с запасом прочности.

Разбор и подготовка

Повышенный уровень проверяет понимание, а не формулы: почему деталь рассчитывают не по пределу прочности, а с запасом, почему два одинаковых бруска, положенные плашмя и на ребро, тянутся с одной силой и что меняет смазка.

Кому пригодится

Учителю — для контроля перед работами по измерению модуля упругости и коэффициента трения. Ученику — как опора при проектировании деталей для печати и конструировании захватов и тормозов.

Организация тестирования

Тестирование одинаково удобно и на компьютере, и на смартфоне. Так как время доступа к тесту настраивается, его спокойно можно выполнять вне школы, дома. Чтобы снизить риск списывания, фиксируются попытки переключиться на другие вкладки браузера или другие приложения.