Завдання для самостійної роботи

1. Що таке сила внутрішнього тертя?

2. Рівняння Ньютона для руху в’язкої рідини.

3.Залежність в’язкості рідини від температури.

4. Що таке ньютонівська і неньютонівська рідини?

5. Вивести формулу для визначення в’язкості рідини за методом Стокса.

6. Які умови повинні виконуватися при вимірювання в’язкості рідини за методом Стокса?

7. Записати формулу Пуазейля.

8. Опишіть будову і принцип дії медичного віскозиметра.

9. Виведіть формулу для визначення в’язкості рідини за допомогою медичного віс­козиметра.

Таблиця. Динамічна в’язкість деяких рідин.

Лабораторна робота № 5 дослідження пружних властивостей біологічних тканин (гуми)

Деформація – зміна розмірів або форми твердого тіла під дією зовнішніх сил. Дефо­р­мації поділяються на пружні і пластичні, а пружні – на деформації розтягу (стис-кання), згинання, кручення, зсуву . Під дією сили тіло або деформується, або набуває прискорення. Обидва виявлення сили використовуються для її вимірювання. Проте вимірювати дефор­мацію значно простіше, ніж прискорення, й тому на практиці силу вимірюють за величиною спричинюваної нею деформації за допомогою динамоме­тра. Основною деталлю динамометра є пружина 1 (рис. 1.). Згідно із законом Гука, пружина динамометра розтягується пропорційно діючій силі. Це дає змогу про­граду­ювати шкалу динамометра 2 безпосередньо в одиницях сили.

Рис.1 Рис.2.

У медицині динамометри використовують для вимірювання сили різних груп м'язів. Пружина динамометра для вимірювання сили кисті виготовлена з двох сталевих пластинок 1 (рис.2), з'єднаних між собою своїми кінцями. До однієї з пластинок при-єднують зубчасту рейку 2, яка входить у зчеплення із зубчастим колесом 3. На вісь ко­леса надіта стрілка 4, яка переміщується вздовж шкали 5. Пружину стискують кистю витягнутої руки. Стиснута пружина переміщує зубчасту рейку, яка приводить в обе­р­тання зубчасте колесо разом зі стрілкою. Коли дія сили м'язів припиняється, стрілка зупиняється, вказуючи величину сили кисті.

Для вимірювання сили м'язів—розгиначів спини застосовують становий динамо-метр (рис.3, 4). Людини стає на планку 1 і обома руками за допомогою ручки 2 розтя-гує пружину динамометра , наскільки може. Коли людина припиняє розтягувати пру-жину динамометра, стрілка 4 повертається до нульової поділки шкали, а стрілка 5 вказує на величину сили м'язів-розтягачів спини. Динамометрія застосовується в ант-ропометрії, невропатології, судовій медицині, курортології тощо.

Рис.3. Рис.4. Рис.5.

Поперечний згин є складним видом деформації (рис.5), якій зводиться до розтягу й стискання. Випуклі шари тіла розтягуються, а ввігнуті стискаються. Посередині існує шар ОО₁, Який не зазнає ні розтягу, ні стискання – нейтральний шар. У процесі три-валої еволюціїнесучі кістки плеча, передпліччя, стегна й гомілки в людини набули тру­бчастої будови (рис.5). Це пояснюється тим, що в процесі життєдіяльності людини ці кістки в основному зазнавали деформації поперечного згину. При поперечному згині центральна частина кісткової речови­ни ніякого навантаження не мала й тому з часом атрофувалася. Трубчаста будова забезпечує економію кісткових тканин і робить опорно-руховий апарат людини достатньо міцним і легким. Природа давно за­сто­совує конструкції, які забезпечують потрібну міцність при малій вазі. Грудна кі­стка птахів має поперечний переріз однотаврової балки, тоді як інші кістки їхнього скелета, навіть кістки пальців ніг стали порожнистими. З цієї ж причини трубчасту будову ма-ють кістки передніх та задніх кінцівок тварин. Трубчаста будова стеблин зонтичних і злакових рослин, комишу, бамбука, соняшнику, кукурудзи та багатьох інших рослин свідчить про те, що пріоритет в економній витраті матеріалів на будівни­цтво архітек-турних конструкцій належить не людині, а природі.

Деформації розтягу і згину описуються законом Гука: механічна напруга пружно деформованого тіла прямо пропорційна його відносній деформації

σ =Е ε,

де Е – модуль Юнга ( модуль пружності), ε - відносна деформація, яку можна розраху-вати за формулою ε = Δ l / l₀ , де Δ l – абсолютне видовження, l₀ - початкова довжина.

Інша форма закону Гука: F = k Δ l, де k –пружність, яку можна розрахувати за фор­мулою k =ЕS/l₀ .

Мета: дослідним шляхом виміряти модуль Юнґа гуми та порівняти одержаний ре­зультат із табличним.

Прилади і матеріали: штатив з муфтою й лапкою, гумовий шнур, вантажі масою по 100 г, динамометр, штангенциркуль, лінійка.