Мал. 3.35.

2. Підготуйте таблицю 1.

3. Мікрометром виміряйте діаметр волосини. Краще ці виміри провести за допомогою мікроскопа.

4. Закріпіть волосину зажимами і запишіть початкову довжину волосини (l ₀). Дані занесіть в таблицю 1.

5. Переміщуючи шток 5, збільшіть прикладену силу F. Для кож­но­го значення сили вимірюйте довжину волосини по шкалі 6 і дані заносьте в таблицю.

Примітка. Якщо при деякій силі F_пл неможливо виміря­ти величину l (матеріал “тече”), то необхідно зменшити силу натягу до нуля, інакше волосина розірветься. Запам’ятай­те величину сили F_пл.

6. Після зняття навантаження визначте залишкову деформацію e_зал за положенням показника на шкалі 6.

Таблиця 1. Результати зняття діаграми розтягу волосини

	F [ H ]	l [ мм ]	D l [ мм ]	e	s [ H/м 2]	E [ H/м 2]
		l 0 =
	0.1
	0.2
	0.3
	0.4
	0.5

Діаметр волосини d ₀ =...[ мм ], площа перерізу S =... [ м ²],початкова довжина волосини l ₀=... [ мм ].

Приведений модуль Юнга волосини: E_пр =

Завдання 2. Дослідження повзучості волосини.

1. Підготуйте таблицю 2.

Таблиця 2. Результати дослідження повзучості волосини.

Початкова довжина волосини l ₀ =... [ мм ], F_пл =... [ H ].

№	D l [ мм ]	t [ c ] Fпр 1	t [ c ] Fпр 2
1.
2.
3.
4.
5.
…	…

2. Для різних сил F_{пл 1} і F_{пл 2} зніміть залежність e (t).Для цього швидко розтягніть пружину до значення F_{пл 1} та, під­три­му­ючи це показання, фіксуйте час по мірі подовження волосини на величину D l, зазначену в таблиці (час фіксу­єть­ся через кожні 5 мм подовження волосини в процесі повзучості). Примітка. Знімати цю характеристику необхідно втрьох (один студент підтримує сталу силу, другий – визначає величину подовження, третій – час в цей момент).

Аналогічні виміри зробити для другої сили F_{пл 2}.

Завдання 3. Зняття діаграми стиснення зразка (кістки, дерева тощо).

1. Ознайомтесь з установкою для стиснення зразка. Зразок розміщується між двома опорами і важельною системою, стискується за допомогою вантажів, які підвішуються до кінця важеля. Розміри деформації вимірюються мікро­мет­ром за допомогою електричних контактів.

2. Підготуйте таблицю 3.

3. Занесіть в таблицю значення початкової довжини l ₀,зовніш­ньо­го d_з та внутрішнього d_в діаметрів зразка.

4. Підготуйте установку для роботи (закріпіть зразок, перевірте електричний контакт ланцюга).

5. Збільшуючи навантаження на зразок, визначте за допомогою мікрометра відповідне значення його довжини. Дані занесіть в таблицю. (Попереднє навантаження в 1 кг використовується для усунення зазорів і люфтів в установці).

Таблиця 3. Результати зняття діаграми стиснення зразка.

Початкові розміри l₀ =...[мм], d_з =...[мм], d_в =...[мм], S =... [м²]

	m [ кг ]	F [ H ]	l [ мм ]	D l [ мм ]	e	s [ H/м 2]	E [ H/м 2]
			l 0 =

Приведений модуль Юнга: Е_пр =

6. Обробка результатів вимірювання:

а) попередньо визначте значення абсолютної зміни дов­жин волосини та кістки D l = l – l ₀ в [ мм ] та занесіть у відповідні стовпці таблиць;

б) обчислення проводяться за наступними формулами:

F_i = k×m_ig [ H ],

(k – співвідношення плечей важеля, його значення k приведено на макеті),

s _i = F_i /S [ H/м ²], e _i = D l_i /l ₀,

E_i = D s _i / D e _i = (s _i+1 – s _i) / (e _i+1 – e _i)[ H/м ²],

S = p (d_e ² – d_i ²) ×;10^–6/4[ м ²].

Отримані результати перенесіть в таблицю протокола.

7. Побудуйте за даними таблиць 1, 3 діаграми деформа­цій зраз­ків. За даними таблиці 2 побудувати криву повзу­чос­­ті для волосини.

8. Зробіть висновки за результатами досліджень (оцініть ха-рактер зв’язку між напруженням і деформацією зразків, порівняйте модулі Юнга тощо).

Оформити протокол роботи. Протокол повинен місти­ти:

- стислу теоретичну частину (основна інформація щодо елементів біореології, формули для розрахунків);

- завдання 1, 2 та 3 з таблицями та розрахунками;

- графіки та висновки.

Завдання для самостійної роботи та самоконтролю

1. Визначити коефіцієнт Пуассона для м’язового волокна циліндричної фор­ми завдовжки l ₀, діаметром d ₀, вважаючи його практично нестисливим.

(Вказівка: знайти та порівняти об’єми м’яза до і після деформації при зміні розмірів d = d ₀ – D d, l = l ₀ + D l).

2. Дати якісне пояснення наведених нижче діаграм деформацій різних зразків:

а) чим відрізняються пружні властивості цих зразків?

б) чи змінюється модуль Юнга?

в) як знайти ефективні значення модуля Юнга?

г) намалювати графіки зміни ефективного модуля Юнга.

3. Яке навантаження витримає гомілкова кістка (в кг), якщо s _max = 2×10⁸ Н/м ²?Кістку вважати полою трубкою, для якої внутрішній і зовнішній діаметри відповідно 2 та 3 см.

4. Визначити сталу релаксації напруження волосини, якщо за 1.5 хвилини напру­жен­ня зменшилось на 50%.

5. Через який час напруження в м’язі зменшиться вдвічі, якщо ста­ла релак­са­ції порядку однієї хвилини?

6. Поясніть фізичний зміст модуля Юнга.

7. У чому полягає доцільність збільшення жорсткості (регідності) стінки крово­нос­них судин при їх розширенні? Чому ця якість буде відсутня для інших біологічних структур (кістки, волосини, шкіри тощо)?

 

3.6.2. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 “Визначення коефіцієнта в’язкості”

Мета роботи: ознайомитися з методами визначення коефіцієн­та в’язкості. Визначити коефіцієнт в’язкості роз­чи­ну гліцерину.

Контрольні питання для підготовки до лабораторної роботи

1. Стаціонарний плин рідини. Лінії та трубки струму. Рівняння неперервнос­ті струменя. Лінійна та об’ємна швидкості рідин.

2. Енергія потоку рідини. Рівняння Бернуллі. Розподілення тиску рідини при плині по трубах змінного та постійного перерізу.

3. Основні рівняння динаміки рідини. Ламінарний та турбулент­ний плин рідини. Плин в’язкої рідини по циліндричній трубці. Рівняння Пуазейля, Гагена–Пуазейля. Гідравлічний опір.

4. Внутрішнє тертя в реальній рідині. Формула Ньютона для сил внут­ріш­нього тертя. Коефіцієнт в’язкості рідини (абсолютне та від­носне значення).

5. lдеальна та реальна рідини. Ньютонівська та неньютонівська ріди­ни. В’яз­кість крові та її залежність від умов плину по суди­нах.

6. Способи визначення в’язкості рідини (капілярний віскозиметр, метод Стокса).