МИНИСТЕРСТВО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ЗАНЯТОСТИ НАСЕЛЕНИЯ
краевое государственное автономное
профессиональное образовательное учреждение
«Дальнегорский индустриально-технологический колледж»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ
по предмету «Физика»
Пружина. История создания, физические действия и области применения
Выполнил: студент группы 124 специальность Техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей
Севастьянов Владислав Романович
Руководитель проекта: преподаватель Малько Н.Б
г. Дальнегорск, 2021
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава I . Теоретическая часть 4
1.1 История возникновения пружины 4
1.2 Физический принцип действия пружины 5
1.3 Из чего производят пружину 6
1.4 Разновидности пружин 7
Глава II . Практическая часть 8
2.1 Области применения пружин 8
Заключение 13
ВВЕДЕНИЕ
Проблема: недостаток знаний о создании, свойствах и назначений пружины.
Цель: изучить физический принцип действия, происхождение и создание пружины.
Задачи:
- Изучить историю создания пружин;
- По какому физическому действию и принципу работает пружина;
- Из чего производят пружину;
- Какие существуют разновидности пружин;
- Области применения пружин.
Объект исследования: механизмы накопления потенциальной энергии.
Предмет исследования: пружина.
Гипотеза: изучение понятия «пружина» позволит увеличить уровень технических знаний и внедрить их в область профессиональной деятельности.
Методы исследования:
- Теоретические (изучение статей, абстрагирование, анализ);
- Эмперические (наблюдение)
Глава 1. Теоретическая часть 1.1 История возникновения пружины
Впервые принципы работы пружины были использованы нашими предками в таких приспособлениях как ловушки для животных и охотничье оружие (лук).
В Бронзовом веке примером использования этих знаний можно считать щипчики для бровей, которые в то время стали привычным женским инструментом.
В третьем веке до нашей эры греческий инженер Ктесибий Александрийский разработал новый процесс изготовления «упругой бронзы»
Привычные современному миру пружины в виде спирали появились в пятнадцатом веке.
В 18 веке использовались машины для навивки пружин. Такая машина представляла собой станок с закрепленным на ней стержнем. На стержень накручивалась проволока с катушки.
1.2. Физический принцип действия пружины
- Впервые научное объяснение действия пружины предложил Роберт Гук в 17 веке.
- Английский ученый сформулировал закон физики, согласно которому деформация, возникающая в упругом теле, пропорциональна приложенному к этому телу усилию.
Принцип действия:
Пружины обладают свойством растягиваться и сжиматься под воздействием внешней силы и возвращаться в исходное состояние, когда воздействие прекращается.
1.3 Из чего производят пружину
Материалы для производства пружин
Резина
Полиуретан
Сплавы различных металлов
Металлы
В соответствии с ГОСТами и техническими требованиями, пружины сжатия могут быть произведены из таких металлов и сплавов, как:
- нержавеющая сталь;
- бериллиевая бронза;
- кремнемарганцевая высокоуглеродистая сталь;
- бронза;
- титановые и никелевые сплавы и др.
1.4 Разновидности пружин
Глава 2. Практическая часть 2.1 Области применения пружин
Основные области применения пружин:
- атомная энергетика;
- металлургия;
- военная промышленность;
- аграрное дело;
- бытовая сфера;
- оборудование на предприятиях;
- изготовление миниатюрных изделий.
Атомная энергетика
- Такая важная отрасль, без которой невозможно функционирование современного мира, не может обойтись без пружин сжатия.
- Они используются для пружинных подвесок стационарных и турбинных трубопроводов.
- Главное требование к изделиям – способность выдерживать перепады температур (от -100 до +900 Цельсия), бесперебойное функционирование в экстремальных условиях при рабочих деформациях 70 и 140 мм.
Металлургия
- В этой отрасли широкое распространение получили изделия из титановых сплавов.
- Они прочные, выносливые, при этом имеют несколько меньший вес (в среднем в 2-2,5 раза легче стальных), экономят монтажное пространство узлов.
Бытовая сфера
- Для этой отрасли выпускаются самые значительные объемы товаров.
- Пружины используются для изготовления бытовой техники (пульты ДУ, запирающие устройства), кровати, матрасы, мебель, кухонные принадлежности. Нигде не обойтись без пружин. Даже прищепки и женские украшения не обходятся без этих элементов.
- Выпускаются они различного диаметра.
Аграрное дело
- Во многих машинах, используемых в сельскохозяйственном деле, применяются пружины сжатия и растяжения.
- Они выполняют функцию аккумуляторов энергии, амортизаторов, подъемников, включателей силовых приводов, упругих подвесок и тормозов.
Военная промышленность
- В военной промышленности пружины используются для спусковых механизмов всех видов оружия, в ракетном и судоходном деле.
- Для этой отрасли изготавливаются пружины из различных материалов , возможна дополнительная обработка в зависимости от заданных характеристик каждого конкретного заказа.
Оборудование на предприятиях
- Чтобы создать гигантскую машину, нужно специальное оборудование.
- Оно должно также выдерживать большие нагрузки: вес, давление высокие и низкие температуры.
Миниатюрные модели
- Многие изготовители инструментов для мелких работ стараются купить пружины, которые будут при минимальном размере иметь отличные показатели.
- Этим приспособлениям не нужно выдерживать большие нагрузки, главная их работа – поглощение и отдача накопленной энергии, способность быстро восстанавливать первоначальные параметры.
- Ювелиры, часовщики и хирурги имеют в своем арсенале инструменты с пружинами растяжения и сжатия внутри механизм
Заключение
- При выполнении этой исследовательской работы о физике пружины, я узнал много нового, заинтересовался изучением физики, и лучше стал в ней разбираться.
- Применяя методы эмпирического и теоретического характера, я изучил то, как появилась пружина, ее многолетнюю эволюцию.
- Нашел ответы на поставленные задачи и проблему, а именно: по какому же физическому принципу работает пружина, как ее изготавливают.
- Пополнил свои знания, касательно разновидностей пружины, а также узнал, в каких областях применяют эту незначительную, на первый взгляд, но такую важную деталь – пружину.
