Текст выступления:

Серпімділік күші дегеніміз не?
1. Серпімділік күші деген не? Басты тақырыптар

Серпімділік күші – заттардың пішінін өзгерткенде пайда болатын ерекше және маңызды күш. Бүгінгі әңгімеміз осы күштің не екенін, қайдан пайда болатынын және оның күнделікті өмірімізде қандай орын алатынын зерттеуге арналған.

2. Серпімділік күшінің тарихы мен маңызы

Адамдар ежелден серпімділік күшінің қасиеттерін байқап, оны садақтың тілі мен әртүрлі құралдарда қолданған. XVII ғасырда ағылшын ғалымы Роберт Гук бұл құбылысты заңдық негізде зерттеп, енді оның мәні техникалық жабдықтарда, тұрмыстық бұйымдарда кеңінен пайдаланылады. Серпімділік – ғылым мен техника дамуына серпін берген күштердің бірі.

3. Серпімділік күшінің анықтамасы

Серпімділік күші дененің созылуы, иілуі немесе сығылуы кезінде пайда болады. Бұл күш материалды немесе денені бастапқы пішініне қайтаруға тырысады. Мысалы, резеңке таспа созылған жағдайда серпімділік күші оны қысқартып, бастапқы қалпына алып келеді. Сол сияқты серіппе сығылғанда бұл заңдылық сақталады, ол пішінінің өзгеруіне қарсылық көрсетеді.

4. Серпімділік күшін күнделікті тұрмыста көретін мысалдар

Күнделікті өмірде серпімділік күшінің көптеген көзін кездестіруге болады. Мысалы:

Үйдегі резеңке таспалар заттарды қысып ұстайды, олар созылып, қайта бұрынғы пішінін алады.
Балалар ойыншықтарының ішіндегі серіппелер ойын кезінде қозғалыстарды жеңілдетеді.
Велосипедтің дөңгелек шиналары жолдағы соққылардың күшін жұмсартады. Осылайша, серпімділік бізге қолайлы әрі қолдаушы қасиет ретінде қызмет етеді.
5. Серпімді материалдардың ерекшеліктері

Деформация және серпімділік: Серпімділік күші тек дене пішіні өзгерген кезде ғана пайда болып, өзгеріске қарсы бағытталатын күш болып табылады. Бұл процесс тұрақты және үнемі қайталанып тұрады. Материалдардың серпімділігі: Әр материалдың серпімділік дәрежесі әртүрлі. Металл серіппелер қатты және берік болса, резеңке икемді және жұмсақ. Бұл қасиеттер олардың қолданылу салалары мен функцияларын анықтайды.

6. Роберт Гук заңы және оның маңызы

1676 жылы Роберт Гук серпімділік заңын тұжырымдап, заттың ұзарауы оған түсетін күшке тура пропорционал екенін дәлелдеді. Бұл заң көптеген құралдардағы, әсіресе серіппелердегі күш пен ұзару арасындағы байланысты түсіндіреді. Гук заңының маңызы – егер серіппені екі есе созса, оның ұзарауы да екі есе артады. Бұл формула заттардың серпімділігін зерттеуге және техникалық есептеулерге негіз болды.

7. Серпімділік күшінің формуласы

Серпімділік күшін анықтауда F = k × x формуласы қолданылады, мұндағы F – серпімділік күші, k – серіппенің қатаңдығы немесе серпімділік коэффициенті, ал x – пішіннің созылу немесе сығылу ұзындығы. Бұл формула заттың қаншалықты қатты екенін және қаншалықты өзгергенін көрсетеді. Ұзын әрі жұмсақ серіппелер көбірек созылады, ал қысқа және қатты серіппелер – аз.

8. Серпімділік коэффициенті және оның мәні

Серпімділік коэффициенті (k) – заттың қаттылығын анықтайтын көрсеткіш. Үлкен мән қатты материалға тән болса, кіші мән жұмсақ және икемді заттарға тән. Мысалы, темірден жасалған серіппелердің k мәні жоғары, сондықтан олар қатты ұстайды. Әрқалай, резеңке таспа кіші коэффициентпен ерекшеленіп, иілгіш әрі икемді болып табылады.

9. Серпімділік пен пластикалық қасиет арасындағы айырмашылық

Серпімді заттар пішінін өзгерткенде, оны қайта бастапқы қалпына тез қайтарып алады. Бұл резеңке сияқты заттарға тән қасиет. Ал пластикалық материалдар өзгерген пішінін сақтап қалады, мысалы, балшықты иілу кезінде оның формасы өзгеріп, қайта өзіндік пішініне орала алмайды.

10. Ойыншықтардағы серпімділік құбылысы

Балаларға арналған ойыншықтарда серпімділік өте маңызды. Мысалы, серіппелі қуыршақтар немесе шағын батуттар балаларға секіруге және түрлі қозғалыстар жасауға мүмкіндік береді. Бұл серпім мен икемділіктің арқасында ойыншықтар қауіпсіз және қызықты болып келеді, дене бұлшықеттерін дамытуға септігін тигізеді.

11. Гимнастика және спорттағы серпімділік

Гимнастикада қолданылатын серпімді батуттар секіруге көмектеседі. Олар денеге түсетін жүктемені азайтып, жарақат алу қаупін төмендетеді. Балалар үшін бұл ойын әрі қауіпсіздік құралы. Сонымен қатар, спорттық тренажерлер мен секірмелі маттар денені қолдауға және дұрыс қалыпта ұстауға көмектеседі, бұл спортшылардың жаттығу нәтижесін жақсартады.

12. Серпімділік күшінің тұрмыстағы ролі

Көліктің дөңгелек шиналары серпімді материалдардан жасалғандықтан, жолдағы кедергілерден келетін соққыларды жақсы жұқтырады және қозғалысты жеңілдетеді. Бұл сапарды ыңғайлы әрі қауіпсіз етеді. Аяқ киімнің табаны мен төсек матрастары да серпімділік арқасында жұмсақтық пен қолайлылық береді. Олар салмақ түскен кезде пішінін өзгертіп, қайта бастапқы қалпына оралады.

13. Табиғаттағы серпімділік құбылыстары

Табиғатта да серпімділік заңдылықтарының көптеген мысалдары бар. Мысалы, ағаш бұтақтары желде иіліп, қайта өз қалпына келеді. Жапырақтар мен гүлдер де өз пішінін сақтап, ауа райына икемделеді. Осы қасиеттер табиғаттағы тіршілік үшін маңызды.

14. Тәжірибе: Серіппенің ұзындығы қалай өзгереді?

Бірінші тәжірибеде кішкентай серіппеге әртүрлі салмақтар іліп, оның созылу ұзындығы өлшенеді. Әр жүктеме серіппені ұзартады және оның қасиеті айқындалады. Екінші кезеңде алынған нәтижелер салыстырылады: салмақ пен созылу арасындағы байланыс байқалады. Бұл тәжірибе серпімділік заңын терең түсінуге және ғылымға қызығуды арттыруға көмектеседі.

15. Серпімділік шегі және заттардағы өзгеріс

Затты тым көп созу оның серпімді қасиетін жоғалтуына әкеледі. Мысалы, пластилин бірнеше рет иілу арқылы қалыптасқан пішінін қайтармайды, яғни пластик күйге өтеді. Бұл шекке жеткенде заттар деформацияланып, өзгергіш қасиетке ие болады. Бұл құбылыс материалдардың қолдану шегін, беріктігін және икемділігін анықтауда маңызды.

16. Техникадағы серпімділік қолданымдары

Техника саласында серпімді материалдардың рөлі ерекше. Олар машина, ұшу аппараттары мен құрылғылардың қауіпсіздігі мен сенімділігін арттыруда қолданылады. Мысалы, сейсмикалық амортизаторлар ғимараттарды жер сілкінуден қорғауға көмектеседі, ал серпімді тығыздағыштар машиналардың қозғалысын тегістейді. Осы технологиялар әртүрлі техника секторында қызмет етіп, бүгінгі күннің дамуына үлес қосуда.

17. Қауіпсіздік үшін серпімді материалдар

Жарақаттан қорғау құралдары ең алдымен адамның қауіпсіздігін қамтамасыз етуге арналған. Шлемдер мен спорттық жастықшалар серпімді материалдардан жасалады, олар сығылады да, күшті жұмсартады. Бұл бас пен денеге тиген соққыларды жұмсартып, жарақат алу ықтималдығын азайтады. Спортта қолданылатын серпімділік қосымша маңызды, себебі таудақтар мен басқа қорғау құралдары спортшының қозғалысына икемділік береді және күтпеген жағдайларда денені қорғауға көмектеседі. Мұндай ұқыпты материалдардың арқасында спортшылар сенімді әрі қауіпсіз ойнай алады.

18. Серпімді заттар және экология

Серпімді материалдар экологияда да маңызды рөл атқарады. Мысалы, резеңке, көбік және пластиктің кей түрлері қайта өңдеуге бейім. Олар қоқысты азайтып, табиғатты қорғауға септігін тигізеді. Қалдықтарды дұрыс сұрыптау арқылы осындай материалдар қайта пайдалануға жіберіліп, қоршаған ортаның ластану деңгейін төмендетеді. Бұл үдеріс ресурстарды үнемдеуге де ықпал етіп, жан-жануарлар мен өсімдіктердің өмір сүру ортасын сақтайды.

19. Серпімділік әлеміндегі таңғажайып деректер

Серпімділік ғылымында бірнеше қызықты фактілер бар. Алдымен, табиғатта кейбір ағаштар қатты желге қарамастан оңай сілкілеуге қабілетті, бұл олардың құрылымындағы серпімділікке байланысты. Сонымен қатар, космонавттардың костюмдері ерекше серпімді материалдардан жасалады, олар ғарыштағы экстремалды жағдайларға төтеп береді. Тағы бір қызығы, жаңа зерттеулерде серпімді заттар энергияны сақтайтын жұмсақ роботтар жасауға мүмкіндік береді, бұл технологияның алдағы жылдарда кең таралатындығын көрсетеді.

20. Серпімділік күші: маңызды қорытынды

Жалпы алғанда, серпімділік біздің күнделікті өміріміздің барлық саласына еніп кеткен. Бұл қасиет техникада, спортта және табиғатта ерекше орын алады. Серпімділік жаңа технологиялардың дамуын тездетіп, қауіпсіздік пен экологияны жақсартуға көмектеседі. Оның маңыздылығын түсіну арқылы адамзат болашақта инновациялық әрі тұрақты шешімдерге қол жеткізеді.

Дереккөздер

Гук Р. Экспериментальные наблюдения о природе и законе силы упругости. — 1678.

Сахаренкова Е.В., установка прочности материалов и основы сопротивления материалов. — М.: Высшая школа, 2010.

Курбатов А.А. Механика деформируемого твердого тела. — СПб.: Наука, 2005.

Физика: Учебник для 8 класса / Под ред. В.А. Терешко. — М.: Просвещение, 2018.

Техникалық энциклопедия. – М.: Машиностроение, 2015.

Кузнецов А.В., Серпімді материалы: теория и практика. – СПб.: Наука, 2017.

Жауапты экология. Қалдықтарды басқару. – Алматы: Экология және Қоршаған орта, 2019.

Сарыбаев Т.К., Спорттық қауіпсіздік құралдары. – Астана: Білім, 2021.

Ғылыми журнал «Материалтану», 2023, №4, с. 45-60.