Центробежная сила. Её проявление в природе и применение в технике

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Инженеры

Авторы работы: МАОУ «Лицей № 38»

Email: Написать

Предметы: Физика

Классы: 10 класс

Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В одной из популярных книг по физике в главе о центробежных силах имеется сообщение о том, что деревянный брусок может быть легко перерезан быстровращающимся картонным диском. Было интересно разобраться, за счёт чего это происходит, и как это явление связано с другими проявлениями действия центробежных сил.

Чтобы разобраться с этими вопросами, пришлось подробно остановиться на свойствах инерциальных и неинерциальных систем отсчёта.

Цель

Проверить возможности разрезания твёрдого материала мягким и уточнить условия данного процесса.

Задачи

Определить предел прочности на разрыв видов картона, выбранных для изготовления отрезных дисков.
Оценить напряжения, возникающие во вращающемся диске, и определить возможность использования выбранных видов картона в качестве отрезных дисков.
Исследовать параметры процесса резания.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Картон различных марок
Электродрель
Угловая шлифовальная машинка
Весы
Деревянный брусок
Линейка

Описание

В процессе работы была создана экспериментальная установка, измерена прочность разных видов картона на разрыв, созданы таблицы с экспериментальными данными, проведён их анализ. Экспериментально исследована зависимость времени среза от различных параметров.

Кроме того, был проведён анализ кромки распила.

Результаты работы/выводы

Подтверждена возможность резания (протирания) относительно мягким инструментом более твёрдого материала благодаря наведённой жёсткости инструмента из-за действия центробежных сил.

Перспективы использования результатов работы

Сделаны обоснованные предположения относительно механизма резания, который сводится к термическому протиранию деревянного бруска. Получен неожиданный экспериментальный результат наибольшей эффективности резания гофрированным картоном, несмотря на то что он обладает наименьшей механической прочностью на разрыв. Возможно, что использование этой конструкции в реальной практике может оказаться полезным.