Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Под гайку болта подкладывают широкое металлическое кольцо (так называемую шайбу). Изменится ли при этом (и если изменится, то как) сила давления на деталь, скрепляемую болтом? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать физические величины, описывающие взаимодействие гайки с поверхностью детали: силу давления и давление.
1. Сила давления. При затягивании болта с определённым усилием возникает сила упругости, которая прижимает гайку к детали. Эта сила зависит только от степени затяжки болта (от того, насколько сильно мы его закрутили). Использование шайбы само по себе не меняет величину этой силы, если момент затяжки остаётся прежним. Таким образом, сила давления на деталь не изменится.
2. Давление. Давление определяется как отношение силы давления к площади поверхности , на которую эта сила действует: . Шайба имеет бóльшую площадь соприкосновения с деталью, чем нижняя поверхность гайки. Следовательно, при неизменной силе увеличение площади приводит к уменьшению давления на поверхность детали.
3. Назначение шайбы. Основная цель использования широкой шайбы — именно уменьшение давления на деталь путём распределения силы по большей площади. Это предотвращает деформацию или повреждение (смятие) материала детали под гайкой.
Вывод: Сила давления на деталь не изменится, так как она определяется только степенью затяжки болта. Однако давление на деталь уменьшится, так как увеличится площадь опоры.
Ответ: Сила давления не изменится.
Источник: ФИПИ