Онлайн задачи по сопромату: Эпюры онлайн — расчеты по сопромату

Содержание

Онлайн тест по сопромату заказать

Онлайн тесты по сопромату — закажите помощь и получите высший балл.

 

Во многих отраслях промышленности приходится уделять значительное внимание вопросам прочности. Для надежной работы элементов конструкции необходимо правильно определить механические свойства материалов, произвести расчет на прочность, жесткость и устойчивость. Характеристики прочности, упругости и пластичности материалов можно определить опытным путем. Наука, которая дает ответы на поставленные выше вопросы называется сопротивление материалов. Если ты попал на эту страницу случайно — можешь заказать решение математики, ее задают всем студентам.

Оперируя фундаментальными законами физики, методами сопротивления материалов являются практические расчеты по нахождению искомых размеров деталей установок, различных механизмов и строений. В отличие от других областей физики, сопротивление материалов решает задачи, где наиболее существенными являются механические характеристики материалов.  

Решать задачи по сопротивлению материалов достаточно нелегко. Но используя современные возможности компьютерных технологий, этот процесс можно значительно облегчить. Некоторые учебные заведения, используя дистанционное обучение, предлагают сдать онлайн тесты по сопромату. Это не вызовет больших затруднений если вы знаток в этой области. Однако, если задания по расчету сопротивления материалов вызывает для вас ряд проблем, вы можете заказать помощь на тесте по сопромату. Кто умеет решать сопромат — тот сможет и решить строймех.

Если у вас не хватает времени на пошаговое изучение теоретического материала по разделу «Сопротивление материалов», на тщательное решение задач и примеров, выполнение расчетно-графических работ, мы поможем решить все эти вопросы.

При сдаче экзамена по сопромату в режиме онлайн, существует возможность не сдать экзамен на предполагаемую оценку, даже если вы уверены в своих силах и знаниях. Поскольку ответы на вопросы и решение задач  в режиме онлайн, имеет много (на первый взгляд) невидимых «подводных камней». Поскольку подобные тесты формируют по принципу точных цитат. То есть, ответы могут содержать практически полностью одинаковые фразы, отличающиеся только одним словом. И поэтому существует возможность по рассеянности выбрать неправильный ответ. Чтобы быть спокойным и уверенным в оценке, мы окажем помощь в решении данной проблемы, а так же поможем решить ТММ.

Заказать помощь на тесте по сопротивлению материалов может каждый, кто воспользуется нашими услугами. Мы гарантируем необходимый, ранее оговоренный результат тестирования.

Задачи на кручение | ПроСопромат.ру

Пусть:М1=5кНм,           М2=10кНм,           =1м,           [τ]=100МПа,           G=8∙1010Па

Требуется: 1) Построить эпюру крутящих моментов и подобрать размеры поперечных сечений заданной формы, соблюдая следующие соотношения между ними:

2) Построить эпюру углов поворота.

Сначала составляем уравнение статики для всего бруса:

(1)

Здесь два неизвестных, следовательно, требуется еще одно уравнение. Его получим, если сформулируем условие совместности деформаций всех трех участков бруса. Оно заключается в том, что поворот правого опорного сечения относительно левого опорного сечения для рассматриваемого бруса невозможен, поскольку оба его концы жестко защемлены:

φI+ φII+ φ

III=0.

Учитывая, что

получаем:

(2)

Сократим на  , тогда будет:

(2′)

Выразим моменты инерции сечений разных форм с учетом заданных соотношений размеров:

При h/b=2: β=0,229, и тогда IкIII= β∙hb3=0,229∙(2b)∙b3=0,458∙ b4=0,458∙ c4.

Итак, все моменты инерции выражены через один параметр с, что позволит довести до числа решение уравнения (2′):

или после сокращения на с4:

(2′′)

С помощью метода сечений выразим неизвестные крутящие моменты через один из реактивных опорных моментов, например, через М

А:

  (а)

(б)

(в)

С учетом (а), (б) и (в)  уравнение (2′′), будет:

откуда находим значение МА:

— 13,892МА=3,33.

МА=-0,24кНм

Тогда из (а), (б) и (в) найдем:

Эти результаты показаны в виде эпюры крутящих моментов.

Подбор размеров сечений производится по условиям прочности:

— на первом участке

Для круглого сечения

При заданном соотношении d=c:

Тогда

— на втором участке

Для кольцевого сечения

Здесь мы должны учесть соотношения размеров, при которых и найдены внутренние усилия, то – есть

тогда:

— на третьем участке

Для прямоугольного сечения  . При соотношениях 

По таблице α=0,246. И тогда Wк=2∙0,246∙с3.

Из условия прочности

Из трех требуемых значений «с» (0,023м, 0,04м и 0,046м) принимаем наибольшее с=0,046м и тогда проектные значения размеров сечений на разных участках должны быть

— на первом участке: круглое сечение диаметром d=0,046м,

у которого 

— на втором участке: кольцевое сечение с внутренним диаметром d=0,046м, а внешним у которого 

— на третьем участке: прямоугольное сечение шириной b=c=0,046м

и

высотой h=2b=2∙0,046=0,092 м,

у которого Iк=β∙hb3=0,229∙0,092∙0,0463=205∙10-8м4.

2. Построение эпюры углов поворота.

Для этого вычисляются углы поворота сечений, расположенных на границах участков бруса (эти сечения на схеме обозначены цифрами в кружочках), они откладываются в виде ординат, вершины которых соединяются прямыми линиями. Так:

α0=0, поскольку крайнее левое сечение жестко защемлено и поворачиваться вокруг продольной оси не может,

Равенство нулю угла поворота крайнего правого сечения, тоже жестко защемленного, служит контролем правильности всего решения задачи.

Термех и сопромат : экзамены онлайн

Привет! Меня зовут Алексей. Мой ID Вконтакте https://vk.com/id40356866 . Много лет я занимаюсь решением задач на заказ по таким предметам как термех, сопромат и ТММ. Если вам нужна моя онлайн-помощь — пишите, договоримся. Читать далее Решаю задачи онлайн по сопромату, термеху и ТММ

Давно хотел выложить задачи на принцип Даламбера, и вот попались два билета как раз на эту тему.

Читать далее Две задачки на принцип Даламбера

Обычная задачка по кинематике, билет на МЦС. Даны все размеры и углы — нужно найти все угловые скорости и скорости точек механизма.

Читать далее Задачка на МЦС

Я таких задач никогда не решал, взялся не подумав — потом по ходу решения понял что вляпался в какую то непонятную историю.  Читать далее Нереально огромная задача для Баумановки по термеху

Простенькая задачка по ТММ  на зубчатые механизмы.  Читать далее ТММ — передаточное отношение редуктора

Три задачи по сопромату — на растяжение/сжатие, геометрические характеристики и изгиб.  Читать далее Сопромат : билет из трех задач

Своеобразная задачка для баумановки — задача на колебания, решать Лагранжем.  При этом очень капризный препод.  Читать далее Билет для Баумановки — динамика, Лагранж 2 рода

Казалось бы самая обычная задача на кинематику — найти только скорости. Но по ходу решения пришлось применять много геометрии —  находить длины звеньев и тд Читать далее Мудреная кинематика — много геометрии!

Экзаменационный билет для МИИТ по теормеху, ничего особенного — задача на теорему об изменении кинетической энергии системы Читать далее Экзамен для МИИТ, раздел Динамика

Дан кривошипно-ползунный механизм.  Требуется найти скорость и ускорение ползуна в данном положении. Ничего особенного.  Читать далее Плоская кинематика — определение скорости и ускорения ползуна

Требуется определить частоту вращения выходного вала. Ничего особенного , только вот в планетарной ступени как то напутано с числом зубьев, там не сходиться условие соосности.  Читать далее Контрольная по тмм — планетарный редуктор

Олимпиады по сопротивлению материалов

 

под руководством к.т.н., профессора кафедры СМ Кулагина А.А.

1 неделя вторник, 1545, 271 аудитория,

2 неделя вторник, 1545, 271 аудитория.

 

История проведения Всероссийских и Всесоюзных олимпиад по сопротивлению материалов насчитывает уже более сорока лет. В соответствии с постановлением МВ и ССО СССР и секретариата ЦК ВЛКСМ №374/3а от 25 июля 1973 года эти олимпиады проводились вначале в два, а затем в три тура.

I-й тур олимпиад – это внутривузовские олимпиады по сопротивлению материалов (технической механике). В нашем вузе этот тур проводится ежегодно (обычно весной во второй половине марта) и в нем в последние годы принимают участие от 40 до 70 наиболее подготовленных студентов разных специальностей второго курса. Каждому студенту предлагается для самостоятельного решения пять конкурсных задач по известным, изученным ими ранее темам. Оценка решения каждой конкурсной задачи в работах студентов (а эти работы проверяются зашифрованными) производится по десятибалльной системе. Победители определяются по наибольшей сумме баллов, набранных за решение всех конкурсных задач.

Из лучших студентов по итогам внутривузовских олимпиад в нашем городе формируются команды из шести студентов от каждого вуза для участия в городской олимпиаде (II тур). Городская олимпиада проводится поочередно одним из вузов города: НГАСУ (Сибстрин), СГУПС, НГТУ, НГУВТ, НГАУ, СГУГиТ.

Оценка решений конкурсных задач в городской олимпиаде ведется по формуле, согласно которой оценка за каждую решенную задачу оказывается тем выше, чем меньше участников справилось с ее решением. Итоги городской олимпиады подводятся как в личном, так и в командном первенстве. Студенты нашего университета систематически оказывались в числе призеров этой олимпиады.

По результатам городской олимпиады формируется команда из трех студентов, занявших призовые места, для участия во Всероссийской студенческой олимпиаде по сопротивлению материалов (III тур). Следует отметить, что, за редким исключением, студенты нашего вуза всегда входили в состав команды города Новосибирска, принимавшей участие в ВСО (III тур) олимпиады по сопротивлению материалов.

География вузов, представляющих свои команды на III тур – от Калининграда до Владивостока. Ранее в III туре олимпиады принимали участие вузы Украины, а также некоторые вузы государств Средней Азии.

Приведем лишь некоторые результаты выступлений студентов нашего вуза на Всесоюзных и всероссийских олимпиадах по сопротивлению материалов.

1977г. — студент Попов Б.Н. – 1-ое место в личном первенстве в Восточной зоне;

1978г. — студент Сидоров В.А. – 1-ое место в личном первенстве в Восточной зоне;

1980г. – студент Яньков Е.В. – 2-ое место;

1985г. – студент Петров И.И. – 2-ое место;

1999г. – студент Чирак А.В. – 3-е место;

2010г. – студент Ершов Д.И. – 3-е место;

Стоит иметь в виду, что даже тогда, когда студенты нашего вуза не занимали призовых мест, они практически всегда оказывались в первой трети всех участников этих олимпиад, что для олимпиад такого уровня является неплохим результатом.

Пожелаем же успехов и в дальнейшем студентам нашего вуза в олимпиадах по сопротивлению материалов.

5.12.2016г.

К.т.н., доц. Лебедев Г.Б.

Помощь в решении задач на заказ ✅ От 50 р.

Интересует компетентная помощь для студентов по решению задач? Мы оказываем такие услуги на должном качественном уровне и готовы помочь ученикам упростить процесс сдачи сессии, модулей и лабораторных.

Как правило, по окончании семестра или курса в один момент наваливается так много заданий, что порой справиться с ними самостоятельно физически нереально. Если вы столкнулись с такой проблемой или имеете другую более важную занятость (по работе или личным делам), то заручитесь нашей поддержкой. Мы согласуем оптимальные для вас сроки выполнения работы, а сотрудники компании гарантированно правильно и точно проведут все расчеты. Кроме того, проект сопровождается до проверки. Это значит, что если будут какие-либо замечания, то мы без дополнительной платы внесем коррективы. Просто, недорого и без лишних волнений закрывайте все текущие дела в учебном заведении и наслаждайтесь жизнью.

Если нужно решить задание со сложными расчетами, то спешите заказать помощь у нас

Мы на заказ решаем задачи по математике, физике, химии, экономике, экологии и другим предметам. Заявки принимаются на решение заданий уровня любой университетской программы. Вы сразу же можете указать нужные сроки – если они нам посильны, то мы примемся за работу и точно вовремя представим вам результат, а может – и раньше. Стоимость решения задачи зависит от предмета и сложности. Подав запрос на сайте и указав детали работы, вы сразу же получите компетентный ответ со всеми объяснениями.

Взаимодействие происходит через Личный Кабинет. Именно туда будут отправляться готовые решения, а задать интересующие вопросы и проконсультироваться с нашим сотрудником вы сможете в любое время.

Мы знаем толк в написании студенческих работ, имеем в арсенале уже тысячи успешных проектов и сами заинтересованы в качестве результата, а также успешной защите студента. Доработки и правки вносятся бесплатно.

Нужно дешево решить задание? Мы делаем качественно и по умеренным тарифам

Цены на решение задач – средние на рынке. Мы считаем, что хорошая работа должна соответствующе оплачиваться, но не признаем необоснованные комиссии и наценки. Подавайте запрос для уточнения всех деталей и оформления вашего заказа. Упростите себе некоторые студенческие процессы с нашей помощью. Ждем вас!

Решение задач онлайн по строительной механике

Решение задач Контрольная работа Курсовая работа Другое Реферат Ответы на вопросы Эссе Презентации Отчёт по практике Статья Лабораторная работа Доклад Дипломная работа Помощь on-line Сочинения Выпускная квалификационная работа Творческая работа Магистерская диссертация Чертёж Перевод Задача по программированию Повышение уникальности текста Набор текста Рецензия Бизнес-план Копирайтинг Маркетинговое исследование Кандидатская диссертация Подбор темы работы Вычитка и рецензирование работ Монография

Авиационная и ракетно-космическая техника Автоматизация технологических процессов Автоматика и управление Агрохимия и агропочвоведение Актерское мастерство Анализ хозяйственной деятельности Английский язык Антикризисное управление Археология Архитектура и строительство Астрономия Базы данных Банковское дело Безопасность жизнедеятельности Библиотечно-информационная деятельность Бизнес-планирование Биология Биотехнология Бухгалтерский учет и аудит Ветеринария Внешнеэкономическая деятельность Водные биоресурсы и аквакультура Военное дело Воспроизводство и переработка лесных ресурсов Высшая математика География Геодезия Геология Геометрия Гидравлика Гидрометеорология Гостиничное дело Государственное и муниципальное управление Деловой этикет Деньги Детали машин Дизайн Документоведение и архивоведение Естествознание Железнодорожный транспорт Журналистика Землеустройство и кадастр Издательское дело Инвестиции Инженерные сети и оборудование Инновационный менеджмент Информатика Информационная безопасность Информационные технологии Искусство История Картография и геоинформатика Китайский язык Конфликтология Краеведение Кредит Криминалистика Кулинария Культурология Литература Логика Логистика Маркетинг Материаловедение Машиностроение Медицина Международные отношения Международные рынки Менеджмент Менеджмент организации Металлургия Метрология Механика Микро-, макроэкономика Микропроцессорная техника Морская техника Музыка Налоги Наноинженерия Начертательная геометрия Немецкий язык Нефтегазовое дело Организационное развитие Парикмахерское искусство Педагогика Пожарная безопасность Полиграфия Политология Почвоведение Право и юриспруденция Приборостроение и оптотехника Природообустройство и водопользование Программирование Производственный маркетинг и менеджмент Промышленный маркетинг и менеджмент Процессы и аппараты Психология Работа на компьютере Радиофизика Режиссура Реклама и PR Религия Русский язык Рынок ценных бумаг Садоводство Сварка и сварочное производство Связи с общественностью Сельское и рыбное хозяйство Сервис Сопротивление материалов Социальная работа Социология Стандартизация Статистика Страноведение Стратегический менеджмент Страхование Таможенное дело Театроведение Текстильная промышленность Телевидение Теоретическая механика Теория вероятностей Теория игр Теория машин и механизмов Теория управления Теплоэнергетика и теплотехника Технологические машины и оборудование Технология продовольственных продуктов и товаров Товароведение Торговое дело Транспортные средства Туризм Управление качеством Управление персоналом Управление проектами Фармация Физика Физическая культура Философия Финансовый менеджмент Финансы Французский язык Химия Хирургия Холодильная техника Ценообразование и оценка бизнеса Чертежи Черчение Экология Эконометрика Экономика Экономика предприятия Экономика труда Экономическая теория Экономический анализ Электроника, электротехника, радиотехника Энергетическое машиностроение Этика Ядерная энергетика и теплофизика Ядерные физика и технологии Языки (переводы) Языкознание и филология EVIEWS SPSS STATA Другое

задачи по сопромату (что такое и зачем)

Продолжаем тему образования и на этот раз поговорим о страшном сне едва ли не любого студента технического ВУЗа – о сопромате.

Пообщались с профессиональными решальщиками задач в этой области и узнали про особенности данного процесса.

Знакомьтесь, сопромат

Сопромат (расшифровывается, как сопротивление материалов, если кто забыл или не знал) – это один из ключевых разделов механики, изучающий самые основы технической механики, а также различные методы анализа показателей прочности различных элементов конструкции.

В частности, изучению подвергается взаимодействие этих материалов, а также конструкций из них между собой и с объектами и факторами внешней среды. В конечном итоге появляется информация, характеризующая объект с точки зрения допустимых нагрузок, уровня жесткости, а также уровня устойчивости.

В этом разделе теории механизмов и машин рассматриваются общие вопросы статической и динамической устойчивости, равновесия систем, теория удара и другие дисциплины.

В процессе изучения данной дисциплины учащиеся изучают и анализируют различные аспекты изготовления и эксплуатации отдельных конструкций, получают навыки аргументированного определения не только наиболее подходящих материалов, но и способов их использования, а также условий изготовления, транспортировки и эксплуатации конструкций из них.

Стоит ли говорить о том, что сопромат – это фундамент, на котором строятся знания и навыки будущих инженеров, чей труд будет востребован во многих отраслях экономики, в том числе и в области нефтехимии.

Типовая задача по сопромату, что это?

Как известно, роль типового объекта для проведения необходимых исследований выступает брус, нагружаемый системой различных внешних сил. Именно на примере бруса в сопромате анализируется устойчивость, прочность и жесткость объекта исследования.

Отдельно следует остановиться на прочности – самом важном параметре исследования. Как сообщает сайт https://reshaemonline.com/reshenie-zadach-po-sopromatu/, в сопромате выделяют сразу 3 типа задач на определение данного параметра: проверочный анализ прочности объекта; подбор наиболее подходящего размера сечения; расчет необходимой грузоподъёмности.

Что касается подготовки к экзамену, то для успешного его сдачи необходимо изучить теоретические основы курса, разобраться с основными понятиями и определениями. Также следует ознакомиться с теоретическими вопросами данного курса в соответствии с программой.

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

Сопротивление материалов — Урок

. (4 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 8 (6-8)

Требуемое время: 30 минут

Зависимость уроков: Нет

Тематические области: Физические науки

Поделиться:

Резюме

Студенты узнают о разнообразии материалов, используемых инженерами при проектировании и строительстве современных мостов.Они также узнают о свойствах материалов, важных для строительства мостов, и рассматривают преимущества и недостатки стали и бетона как обычных материалов для строительства мостов, способных выдерживать сжимающие и растягивающие усилия. Данная инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

При проектировании таких конструкций, как мосты, инженеры тщательно выбирают материалы, предвидя силы, которые, как ожидается, будут испытывать материалы (компоненты конструкции) в течение их срока службы.Обычно для компонентов, испытывающих растягивающие нагрузки, используются пластичные материалы, такие как сталь, алюминий и другие металлы. Хрупкие материалы, такие как бетон, керамика и стекло, используются для компонентов, которые испытывают сжимающие нагрузки.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Перечислите несколько распространенных материалов, использованных при проектировании и строительстве конструкций.
  • Опишите несколько факторов, которые инженеры учитывают при выборе материалов для конструкции моста.
  • Объясните преимущества и недостатки обычных материалов, используемых в инженерных сооружениях (сталь и бетон).

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Общие основные государственные стандарты — математика
  • Разбирайтесь в проблемах и настойчиво их решайте. (Оценки К — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Рассуждайте абстрактно и количественно.(Оценки К — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Бегло складывайте, вычитайте, умножайте и делите десятичные дроби, используя стандартный алгоритм для каждой операции.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Решайте реальные и математические задачи, связанные с площадью, объемом и площадью поверхности двух- и трехмерных объектов, состоящих из треугольников, четырехугольников, многоугольников, кубов и прямых призм.(Оценка 7) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
  • Здания обычно содержат множество подсистем.(Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Выбор конструкций для конструкций основан на таких факторах, как строительные законы и нормы, стиль, удобство, стоимость, климат и функция.(Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ
Колорадо — математика
  • Бегло складывайте, вычитайте, умножайте и делите многозначные десятичные дроби, используя стандартные алгоритмы для каждой операции.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Решайте реальные и математические задачи, связанные с площадью, объемом и площадью поверхности двух- и трехмерных объектов, состоящих из треугольников, четырехугольников, многоугольников, кубов и прямых призм.(Оценка 7) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Колорадо — наука Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/cub_brid_lesson04], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной учебной программы

Предварительные знания

Это полезно, если учащиеся знают о нескольких типах мостов, таких как балочные, арочные и подвесные. Они также должны понимать силы сжатия и растяжения, влияющие на прочность моста.

Введение / Мотивация

Как вы знаете, мосты строятся в первую очередь с целью создания прохода из одной точки в другую — это включает в себя соединение людей с другими местами, сокращение расстояний между поездками, доступ к коммерческим районам, портам, промышленным предприятиям и обеспечение других видов торговли.Фактически, вероятно, каждый из нас когда-нибудь строил собственные мосты. Вы когда-нибудь клали деревянную доску поперек ручья, канавы или грязного участка двора? Какие материалы вы использовали? (Попросите студентов поделиться своим опытом, в котором они использовали доступные материалы для создания моста между двумя местами.)

Вы когда-нибудь смотрели на мост и задавались вопросом, из чего он сделан и откуда берутся материалы? Представьте наш пример деревянной доски, перекрывающей небольшой ручей; Вы заметили, как доска наклоняется вниз, когда вы ходите по ней? Подойдет ли этот же материал для действительно длинного моста через большой водоем? Может быть нет.Материалы, которые используются даже для простых мостов, таких как переход через ручей, показывают нам, насколько важно изучение материалов для проектирования и строительства мостов.

При проектировании мостов инженеры должны действительно понимать свойства имеющихся материалов. И при выборе материалов для строительства моста необходимо учитывать множество факторов. Что это за вещи? (Возьмите идеи у студентов, запишите их на доске и обсудите каждую.) Прочность материала обычно является первым, на что обращают внимание инженеры.Они также думают о стоимости, доступности и пригодности этого материала для конкретного моста. В некоторых случаях скорость строительства является фактором, который также может варьироваться в зависимости от выбранных материалов. После урока учащиеся могут продолжить изучение концепции силы и соответствующих свойств в практическом задании «Разрушая плесень!».

Какие материалы обычно используются при строительстве мостов? (Возьмите идеи у студентов, запишите их на доске.) Сталь и бетон — самые популярные варианты строительства современных мостов. Другие материалы включают дерево, железо (другой вид стали), пластик и камень. До появления стали и бетона большинство мостов были деревянными, веревочными и / или каменными. Камень полезен только для обработки сил сжатия и поэтому чаще всего используется в арочных мостах. Из дерева часто строили мосты, которые требовали более коротких пролетов, таких как пересечение ручьев или оврагов. Дерево также использовалось с веревкой для пересечения более широких рек и каньонов.

Пример стального моста, мост Фолс-Крик, Ванкувер, Канада. Авторское право

Copyright © 2003 Denise W. Carlson. Используется с разрешения.

Когда люди научились создавать железо (отсюда и «железный век»), стал доступен новый материал для строительства мостов. Однако железо — хрупкий материал и может внезапно сломаться без предупреждения. Итак, люди возились с ним, чтобы изобрести более очищенное железо, названное сталью. Сталь является полезным мостовидным материалом из-за ее высокой прочности как на сжатие, так и на растяжение.Сталь также является пластичным материалом, что означает, что ей можно легко гнуть или придавать различные формы. Сталь звучит как идеальный материал, но она также стоит дорого.

Бетон — еще один важный материал. В 1824 году британский каменщик по имени Джозеф Аспдин производил цемент на своей кухне. Этот первый тип цемента состоял из нагретой смеси мелко измельченного известняка и глины, которая затем была измельчена в порошок. Когда этот порошок был смешан с водой, он затвердел. Этим изобретением Аспдин заложил основу современной цементной промышленности (каламбур!).Какое отношение цемент имеет к бетону? Цемент — это ингредиент, необходимый для изготовления бетона. Бетон состоит из цемента, воды, песка и крупного заполнителя (или гравийной породы). При смешивании цемента и воды образуется паста, которая покрывает поверхность мелкого (песок) и крупного заполнителя (гравийная порода). В результате химической реакции, называемой гидратацией, паста затвердевает и набирает прочность, образуя каменную массу, известную как бетон. Бетон — это универсальный материал, которому можно легко придать форму с помощью форм (как форм).Хотя бетон чрезвычайно прочен на сжатие, он чрезвычайно слаб при растяжении. При проектировании бетонных конструкций инженеры часто не учитывают какие-либо силы растяжения в бетонной детали. Чтобы компенсировать слабые свойства бетона при растяжении, в бетон часто закладывают сталь, чтобы выдерживать любые растягивающие усилия. Такое сочетание бетона с закладной сталью называется железобетонным.

Мост через озеро Темпе-Таун, Темпе, Аризона. Авторские права

Авторские права © Tempe Town Lake, Аризона, http: // www.tempe.gov/lake/Events/.

Иногда инженеры должны проектировать мосты, используя как можно меньше материалов. Одним из примеров мостовой системы с минимальным использованием материалов, которая обеспечивает важные связи между людьми, сообществами и ресурсами, является технология проволочных мостов, используемая в сельских районах Непала, называемая эко-мостами. Эти мосты используются для перевозки людей и материалов и служат эффективным мостом между общинами и труднодоступными районами.

Переправа через реку Камро в Непале по проволочному мосту.авторское право

Авторское право © Ecosystems Pvt. ООО http://www.ecosystemsnepal.com/wire.php.

Какие преимущества может дать этот тип моста? (Возьмите идеи у студентов и обсудите каждую из них.) (Возможные ответы: относительно низкая стоимость, минимальные требования к материалам, минимальное воздействие на окружающую среду, низкие требования к техническому обслуживанию и стоимости, безопасны, портативны и поддерживают пешеходные виды транспорта.) Проволочные мосты имеют минимальные размеры. воздействие на окружающую среду, среду обитания и природные ландшафты.Они не требуют особого обслуживания, имеют немного (если вообще есть) несчастных случаев или смертельных случаев и довольно портативны. Проволочный мост также способствует развитию пешеходных видов транспорта, что лучше для личного здоровья и поддержания устойчивости общества. В чем могут быть недостатки простого проволочного моста в некоторых ситуациях? (Возможные ответы: не подходит для перевозки тяжелых грузов, высоких транспортных средств или железнодорожного транспорта.)

Итак, какие инженеры по материалам используют для проектирования и строительства мостов в наших городах? (Возможные ответы: бетон для фундаментов и анкеров, сталь для балок и тросов и т. Д.)

Предпосылки и концепции урока для учителей

При строительстве современных мостов используются два основных материала: сталь и бетон. Другие типы материалов используются не так часто, как сталь и бетон. В следующем разделе более подробно описаны свойства стали, бетона и типичных материалов, а также технические термины, используемые при проектировании моста.

Сталь

Сталь — это форма железа, которая создается из железной руды, породы с высокой концентрацией железа.Обычные железные руды включают гематит (Fe 2 O 3 ), магнетит (Fe 3 O 4 ), лимонит (Fe 2 O 3 ) и сидерит (FeCO 3 ). Все железные руды содержат железо в сочетании с кислородом. Чтобы сделать железо из железной руды, необходимо удалить кислород. Один из способов добиться этого — использовать печь для обжига или доменную печь (см. Раздел «Дополнительная мультимедийная поддержка», где можно найти ссылку на анимацию доменной печи). В результате этого процесса получается неочищенное железо, называемое «чушковым чугуном», которое содержит 4-5% углерода и настолько твердое и хрупкое, что практически бесполезно.Из чугуна получают либо «кованое железо», удаляя большую часть углерода, либо сталь, удаляя большинство примесей. Многие виды стали называются сплавами. Например, добавление 10-30% хрома создает нержавеющую сталь.

Преимущества использования стали:

  • Сталь очень прочна как на растяжение, так и на сжатие и, следовательно, имеет высокую прочность на сжатие и растяжение.
  • Сталь — пластичный материал, который перед разрушением поддается или прогибается.
  • Сталь обычно собирается относительно быстро.

Недостатки использования стали:

  • Сталь дороже бетона и дерева.
  • Сталь может ржаветь в некоторых условиях окружающей среды, что снижает ее прочность.
  • Сталь является тяжелым материалом и, таким образом, уменьшает допустимый пролет элемента, если его рассматривать для использования в качестве балки.

Бетон

Бетон — это просто комбинация двух материалов: цемента и заполнителя.Цемент — это порошок, состоящий из различных материалов (обычно определенных видов глины и известняка). Когда цемент смешивается с водой, происходит химическая реакция, называемая гидратацией, которая вызывает затвердевание цемента. Заполнитель представляет собой смесь мелких и крупных заполнителей. Мелкий заполнитель обычно представляет собой песок; крупный заполнитель обычно представляет собой гравийную породу. Когда цемент, заполнитель и вода смешиваются вместе, образуется затвердевшая масса, называемая бетоном.

Вид на изломанные поверхности бетонного ядра, снятый с настила моста и испытанный на разрушение огромной силой растяжения.авторское право

Авторское право © Министерство транспорта США, http://www.fhwa.dot.gov/pavement/concrete/mcl9904.cfm

Преимущества использования бетона:

  • Бетон чрезвычайно прочен на сжатие и, следовательно, имеет высокую прочность на сжатие.
  • Бетон стоит недорого по сравнению со сталью.
  • Используя формы, бетону можно придать практически любую форму.

Недостатки использования бетона:

  • Бетон — хрупкий материал, который может треснуть или сломаться без предупреждения.
  • Бетон очень хрупкий, когда к нему прилагается сила растяжения, и поэтому имеет очень низкую прочность на разрыв. (Чтобы устранить эту слабость, сталь часто закладывают в бетон в местах, где, как известно, существуют силы растяжения, в результате чего получается железобетон. В бетонной балке сталь укладывается вдоль нижней части балки.)
  • Поскольку для полной гидратации требуется определенное время, бетонные элементы не набирают полную прочность, пока не пройдет много времени.

Типичные свойства материалов и технические термины

Инженеры-строители используют свойства материалов при проектировании элементов моста. Напряжение (σ) — это приложенная нагрузка, деленная на площадь материала, на которую она действует (обычно площадь поперечного сечения элемента). Деформация (ε) — это удлинение или сжатие материала на единицу длины материала. Согласно закону Гука (σ = Eε) напряжение зависит от деформации материала. Модуль упругости (E) или модуль Юнга материала — это константа, связанная с законом Гука.Модуль упругости указывает на жесткость материала. Прочность на растяжение — это величина растягивающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением. Прочность на сжатие — это величина сжимающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением. Материал, обладающий пластичными свойствами, может подвергаться большим деформациям, прежде чем он разорвется или сломается. Материал, который проявляет хрупкие свойства, не поддается разрушению или почти не поддается.

Типовая диаграмма напряжения-деформации для стали и бетона.авторское право

Copyright © Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

Инженеры

обращаются к диаграммам «напряжение-деформация», которые графически отображают все эти характеристики. На диаграмме растяжения стали и бетона кривая стали имеет заметный линейный (прямой) участок; наклон этой линейной области является модулем упругости. Конечные точки этих кривых обозначают отказ. Кривая бетона показывает неуклонное увеличение деформации и напряжения перед его разрывом. Бетон разрушается практически без предупреждения; таким образом, он считается хрупким материалом.Непосредственно перед тем, как сталь сломается, напряжение в ней уменьшается, а деформация увеличивается. Это видно на кривой стали как отрицательный наклонный участок кривой. Когда сталь выходит из строя, появляется предупреждение, обычно в виде больших прогибов; таким образом, сталь считается пластичным материалом.

Сопутствующие мероприятия

Закрытие урока

Подумайте о мостах вокруг вашего дома, а также о проезжих, велосипедных или пешеходных дорожках, которыми вы пользуетесь.Как выглядят мосты? Из каких материалов они были построены? Для создания современных мостов использовались многие типы материалов, в том числе бетон, сталь, дерево, железо, пластик и камень.

Сегодня мы узнали, что бетон и сталь являются наиболее часто используемыми материалами в больших современных мостах. В чем преимущество использования стали? (Ответ: Сталь обладает высокой прочностью как на сжатие, так и на растяжение. Сталь можно легко сгибать или придавать ей различные формы.) Бетон? (Ответ: бетону можно легко придать форму, используя формы [как формы].Бетон также чрезвычайно прочен на сжатие.) Как насчет недостатка стали? (Ответ: Сталь стоит дорого.) Бетон? (Ответ: Бетон очень слаб на растяжение.)

Инженеры учитывают все преимущества и недостатки материалов, решая, какие из них использовать в конструкции мостов. Что еще нужно учитывать инженерам при выборе материалов для строительства моста? (Ответ: Прочность материала обычно является самым важным фактором, который учитывают инженеры.Они также думают о стоимости, доступности, скорости строительства и пригодности этого материала для конкретного моста.)

Словарь / Определения

хрупкость: способность материала демонстрировать небольшую податливость или отсутствие деформации перед разрушением.

Цемент: порошок, сделанный из различных материалов (обычно определенных типов глины и известняка), который при смешивании с водой затвердевает.Цемент — это ингредиент бетона.

Прочность на сжатие: величина сжимающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением.

бетон: комбинация цемента и заполнителя в одну твердую массу. Пример: гравий, песок, цемент и вода были смешаны для создания бетонного тротуара.

пластичность: способность материала подвергаться большим деформациям до того, как он разорвется или разрушится.

инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо человечества и нашего мира.

железная руда: порода с высоким содержанием железа.

элемент: составная часть любого конструктивного или составного целого, такого как подчиненная несущая балка, колонна или стена.

Модуль упругости: (E) указывает на жесткость материала.

Железобетон: бетонный элемент со сталью, встроенной в него, чтобы противостоять растягивающим усилиям.

сталь: Очищенное железо, практически не содержащее примесей.

деформация: удлинение или сжатие материала на единицу длины материала.

напряжение: приложенная нагрузка, деленная на площадь материала, на которую она действует.

предел прочности при растяжении: величина растягивающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением.

Оценка

Оценка перед уроком

Мозговой штурм : Предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении в классе.Напомните студентам, что в ходе мозгового штурма ни одна идея или предложение не являются «глупыми». Все идеи следует уважительно выслушивать. Занять некритическую позицию, поощрять дикие идеи и препятствовать критике идей. Попросите их поднять руки, чтобы ответить. Напишите их идеи на доске. Спросите у студентов:

  • Что необходимо учитывать при выборе материалов для изготовления моста?

Оценка после введения

Вопрос / ответ : Задайте ученикам и обсудите в классе:

  • Какие материалы обычно используются для создания мостов? (Возможные ответы: дерево, канат, камень, проволока, железо, сталь, бетон, сплавы, пластик.)

Итоги урока Оценка

Рабочий лист : Оцените понимание учащимися урока, назначив приложенный рабочий лист прочности материалов в качестве домашнего задания. Рабочий лист включает в себя упражнение на сопоставление для пополнения словарного запаса и определений.

Рабочий лист по математике : Оцените понимание учащимися урока, назначив приложенный лист по математике прочности материалов в качестве домашнего задания. Три математические задачи включают решение уравнений и становятся все более сложными.Назначьте младшим школьникам только первый вопрос. Добавьте следующую задачу для старшеклассников. Назначьте третий вопрос как задание по математике для продвинутых учеников.

Домашнее задание

Оповещение о мостах : в следующий раз, когда учащиеся поедут на машине или автобусе, попросите их отметить и записать на бумаге типы материалов, используемых при строительстве мостов, которые они пересекают. Проведите обсуждение результатов во время следующего урока.

Мероприятия по продлению урока

Многие виды заполнителей, такие как песок, гравий, галька, стекло, вермикулит и резина, используются для изготовления бетона.Одним из недостатков бетона является то, что он слаб при приложении к нему растягивающей силы и, следовательно, имеет очень низкую прочность на разрыв. Бетон имеет тенденцию к растрескиванию, и для предотвращения растрескивания часто принимаются специальные конструктивные меры. В железобетон часто закладывают сталь. Почему может быть так много типов агрегатов? (Вопросы для обсуждения: для достижения различных целей в разных применениях. Иногда в бетонную смесь добавляют другие материалы, чтобы придать ей специфические характеристики, не характерные для простых бетонных смесей, что делает бетон менее хрупким, более прочным, более долговечным, лучшим изолятором или менее может пострадать от замораживания-оттаивания.Примеры: использование синтетических волокон для повышения эластичности, использование кусочков цветного стекла для более декоративных целей, переработка стекла и резиновых отходов из сбора вторичной переработки или старых шин.) Назначьте исследование в Интернете, чтобы узнать больше.

Руководить студентами в другом мероприятии TeachEngineering по прочности материалов, которые легко соотносятся с бетоном: «Инженерия для трех поросят».

Дополнительная поддержка мультимедиа

Покажите учащимся анимацию с доменной печью на веб-сайте howstuffworks: http: // www.howstuffworks.com/framed.htm?parent=iron.htm&url=http://www.bbc.co.uk/history/british/victorians/launch_ani_blast_furnace.shtml

Посмотрите четырехминутный видеоролик с повествованием об обрушении моста Tacoma Narrows Bridge в Вашингтоне в 1940 году, вызванном ветром. Этот подвесной мост, получивший название «Galloping Gertie», обрушился через четыре месяца после того, как был построен. См. Http://www.youtube.com/watch?v=3mclp9QmCGs

.

использованная литература

Комитет ACI 318.Требования Строительных норм для конструкционного бетона (ACI 318-02) и комментарии (ACI 318R-02): стандарт ACI. Американский институт бетона: Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2002 г.

Комитет AISC по руководствам и учебникам. Руководство по стальным конструкциям: расчет факторов нагрузки и сопротивления, третье издание. Американский институт стальных конструкций, 2001 г.

Мозг, Маршалл. Как работает железо и сталь. HowStuffWorks, Inc. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.howstuffworks.com / iron.htm

Основы бетона. Портлендская цементная ассоциация. По состоянию на 16 октября 2007 г. (Хороший обзор бетона и цемента) http://www.epa.gov/ttn/chief/old/ap42/ch21/s12/reference/ref_05c11s12_2001.pdf

Бетон в классе: основы цемента и бетона. Портлендская цементная ассоциация. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.cement.org/basics/concretebasics_classroom.asp

Dictionary.com. ООО «Издательская группа« Лексико ».По состоянию на 16 октября 2007 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией) http://www.dictionary.com

EcoSystems — Конструкции WireBridge. Экосистемы, Pvt. Ltd. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.ecosystemsnepal.com/wire.php

Часто задаваемые вопросы: основы цемента и бетона. Портлендская цементная ассоциация. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.cement.org/basics/concretebasics_faqs.asp

Хиббелер Р.C. Механика материалов, третье издание. Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 1997.

.

Нильсон, Артур Х. Проектирование бетонных конструкций, двенадцатое издание. WCB McGraw-Hill: Бостон, Массачусетс, 1997.

Портлендская цементная ассоциация. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.cement.org/

авторское право

© 2006 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Джонатан С.Гуд; Джо Фридрихсен; Натали Мах; Денали Лендер; Кристофер Валенти; Дениз В. Карлсон; Малинда Шефер Зарске

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения и лаборатория, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 23 октября 2021 г.

Разрушение формы — мероприятие

(0 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 8 (6-8)

Требуемое время: 45 минут

Расходные материалы на группу: 1 доллар США.00

Размер группы: 2

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Физические науки

Поделиться:

Резюме

В этом задании по математике учащиеся проводят тест на силу, используя пластилин для лепки, создавая собственное напряжение vs.графики деформации, которые они сравнивают с типичными графиками для стали и бетона. Они узнают разницу между хрупкими и пластичными материалами и то, как понимание прочности материалов, особенно стали и бетона, важно для инженеров, проектирующих мосты и конструкции. Данная инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры

хотят знать свойства материалов до их использования в проекте, чтобы они могли спроектировать конструкцию, чтобы она была достаточно прочной, чтобы оставаться безопасной (не разрушаться) под воздействием ожидаемых сил и напряжений.Таким образом, прочность материалов является важной областью инженерного проектирования, поскольку инженеры хотят иметь возможность принимать обоснованные решения в отношении строительных материалов. У многих инженерных компаний есть команда, занимающаяся исследованием и выбором оптимальных материалов для своих продуктов и проектов, чтобы их конструкции работали надежно и долго.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Определите несколько технических терминов, таких как напряжение, деформация и упругость.
  • Используйте вычисления для определения свойств глины.
  • Создавайте и анализируйте графики для сравнения свойств различных строительных материалов, используемых в машиностроении.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Общие основные государственные стандарты — математика
  • Бегло складывайте, вычитайте, умножайте и делите десятичные дроби, используя стандартный алгоритм для каждой операции.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте переменные для представления двух величин в реальной задаче, которые меняются во взаимосвязи друг с другом; напишите уравнение, чтобы выразить одну величину, рассматриваемую как зависимую переменную, через другую величину, рассматриваемую как независимую переменную.Проанализируйте взаимосвязь между зависимыми и независимыми переменными с помощью графиков и таблиц и свяжите их с уравнением. (Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Признать и представить пропорциональные отношения между количествами.(Оценка 7) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Постройте и интерпретируйте графики разброса для данных двумерных измерений, чтобы исследовать закономерности связи между двумя величинами.Опишите шаблоны, такие как кластеризация, выбросы, положительная или отрицательная ассоциация, линейная ассоциация и нелинейная ассоциация. (Оценка 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте уравнение линейной модели для решения проблем в контексте данных двумерных измерений, интерпретируя наклон и точку пересечения.(Оценка 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
  • Выбор конструкций для конструкций основан на таких факторах, как строительные законы и нормы, стиль, удобство, стоимость, климат и функция.(Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • В производственных системах используются механические процессы, которые изменяют форму материалов посредством процессов их разделения, формирования, комбинирования и кондиционирования.(Оценки 6 — 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ
Колорадо — математика
  • Используйте рассуждения о соотношении и скорости для решения реальных и математических задач.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Бегло складывайте, вычитайте, умножайте и делите многозначные десятичные дроби, используя стандартные алгоритмы для каждой операции.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте переменные для представления двух величин в реальной проблеме, которые меняются во взаимосвязи друг с другом.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Постройте и интерпретируйте графики разброса для данных двумерных измерений, чтобы исследовать закономерности связи между двумя величинами.(Оценка 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте уравнение линейной модели для решения проблем в контексте данных двумерных измерений, интерпретируя наклон и точку пересечения.(Оценка 8) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

  • 6 или 7 книг, каждая меньше 1 дюйма (2.5 см) толщиной ~ 10 фунтов (~ 4,5 кг)
  • кусок глины для лепки, 1 дюйм x 1 дюйм x 3 дюйма (2,5 см x 2,5 см x 7,6 см)
  • Вощеная бумага или полиэтиленовая пленка для предотвращения высыхания кусков глины
  • мерная линейка или линейка с отметками 1/16 дюйма (1 мм)
  • Паспорт материалов, по одному на человека

На долю всего класса:

  • Весы для взвешивания книг
  • макулатура
  • лента

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_brid_lesson04_activity1] для печати или загрузки.

Больше подобной учебной программы

Предварительные знания

Учащиеся должны иметь базовое представление о сжимающих и растягивающих силах по отношению к различным типам мостов и балок. Студенты также должны знать, что сталь и бетон — два общих материала, используемых при проектировании мостов.Обсуждение этих материалов можно найти на фоне этого упражнения, а также связанного с ним урока «Прочность материалов».

Введение / Мотивация

Кому выгоден мост? Как? (Возможные ответы: я, моя семья и бизнес — для работы, учебы, посещения семьи или друзей, покупок, путешествий.) Как потребности сообщества определяют характеристики моста? (Возможные ответы: мост удовлетворяет потребность сообщества в доступе к ресурсам; для торговли и промышленности; для расширения; для связи с другим сообществом, городом или регионом; и для преодоления конкретных экологических препятствий, таких как реки или ущелья.) Насколько важно для нас, чтобы наши мосты не ломались и не рушились? (Соберите предложения студентов.)

Мы каждый день полагаемся на безопасные мосты. Авторское право

Copyright © 2007 Дениз В. Карлсон, Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

Какие материалы вы бы использовали для постройки моста? (Соберите предложения от студентов.) В наши дни для строительства мостов используются два основных материала: сталь и бетон. Хотя можно использовать несколько других типов материалов, они не так популярны или широко используются, как сталь и бетон.Для инженеров важно иметь возможность измерить прочность этих материалов, чтобы они могли правильно спроектировать элементы (компоненты) моста, чтобы справиться с ожидаемым количеством сжимающих и растягивающих сил со стороны окружающей среды и движения.

Какие силы должны выдерживать материалы моста? Напряжение (σ) — это в основном приложенные силы, действующие на материал. Деформация (ε) — это в основном изменение формы материала при приложении напряжения. Как вы понимаете, стресс и напряжение связаны друг с другом.Прочность на растяжение — это величина растягивающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением, растрескиванием или разрушением. Прочность на сжатие — это величина сжимающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением, растрескиванием или разрушением. Материал, который демонстрирует пластичные свойства, может подвергаться большим деформациям до того, как выйдет из строя, а это означает, что он может легко сгибаться. Материал, который проявляет хрупкие свойства, не поддается разрушению или почти не поддается. Эластичность — это способность материала возвращаться к своей прежней форме после снятия напряжения.

Рис. 1. Типичная диаграмма напряжения-деформации для стали и бетона. Авторское право

Copyright © ITL Program, Университет Колорадо в Боулдере.

Чтобы лучше понять эти свойства материалов, инженеры изучают графики напряжений и деформаций, которые называются диаграммами «напряжение-деформация». (Нарисуйте на доске график с рисунком 1, чтобы все могли его увидеть). Например, вот типичная диаграмма напряжения-деформации для двух материалов, стали и бетона. Конечные точки каждой из этих кривых представляют собой точку, в которой материал ломается или выходит из строя.Кривая бетона показывает неуклонное увеличение деформации и напряжения перед его разрывом. Это говорит нам о том, что, когда бетон выходит из строя, нам следует ожидать небольшого предупреждения или вообще его не ожидать, и именно поэтому бетон считается хрупким материалом. Теперь посмотрим на стальную кривую. Непосредственно перед точкой разрыва кривая стали показывает уменьшение напряжения, в то время как деформация продолжает увеличиваться. Это говорит нам о том, что, когда сталь выходит из строя, мы можем ожидать какого-то предупреждения, обычно в виде значительных изменений материала. Из-за такого поведения сталь считается пластичным материалом.

(Необязательно: покажите учащимся интерактивный онлайн-инструмент, чтобы наглядно проиллюстрировать свойства дерева, пластика, алюминия, кирпича, бетона, железобетона, чугуна и стали. Используйте забавный ползунок, управляемый мышью, чтобы перетащить, чтобы растянуть или сжать материал до отказа. . См. Веб-сайт WGBH Building Big: Materials Lab по адресу http://www.pbs.org/wgbh/buildingbig/lab/materials.html)

.

Сегодня мы собираемся проверить прочность куска глины и вычислить, насколько он по своим свойствам материала сравнивается со сталью и бетоном.Инженеры проделали бы аналогичные расчеты, чтобы определить прочность материала или смеси бетона, прежде чем выбирать материал для конструкции моста.

Процедура

Фон

Сталь

создается путем удаления большинства примесей, содержащихся в железе. Инженеры тестируют различные типы стали, чтобы знать, чего ожидать, когда она будет использоваться в качестве строительного материала. На рисунке 2 показан пример стальной балки, испытываемой на разрушение.Некоторые преимущества использования стали для элементов моста:

  • Сталь очень прочна как на растяжение, так и на сжатие и, следовательно, имеет высокую прочность на сжатие и растяжение.
  • Сталь — пластичный материал, который перед разрушением поддается или прогибается.

Некоторые недостатки использования стали:

  • Сталь дороже бетона и дерева.
  • Сталь может ржаветь в некоторых условиях окружающей среды, что снижает ее прочность.
  • Сталь является тяжелым материалом и, таким образом, уменьшает допустимый пролет элемента, если его рассматривать для использования в качестве балки.

Рис. 2. Стальная балка проверяется до отказа. Авторское право

Copyright © С любезного разрешения Джозефа Ричардсона, Государственный университет МакНиза. Используется с разрешения.

Цемент — это ингредиент, используемый для изготовления бетона. Цемент — порошок; бетон — это твердая масса. Цемент затвердевает при смешивании с водой. Бетон состоит из цемента, заполнителя (гравия и песка) и воды. Инженеры тестируют различные «рецепты» для бетона, чтобы знать, чего ожидать, когда он будет использоваться в качестве строительного материала.На рисунке 3 показан пример бетона, испытанного на разрушение. Иногда в бетонную смесь добавляют другие материалы, чтобы придать ей специфические характеристики, не типичные для простых бетонных смесей, что делает бетон менее хрупким, более прочным, более долговечным, лучшим изолятором или менее подверженным повреждениям от замерзания-оттаивания.

Рис. 3. Вид изломанных поверхностей бетонного ядра, снятого с настила моста и испытанного на разрушение под действием огромной растягивающей силы. Авторское право

Copyright © Министерство транспорта США, Федеральное управление шоссейных дорог, http: // www.fhwa.dot.gov/pavement/concrete/mcl9904.cfm.

Некоторые преимущества использования бетона для элементов моста:

  • Бетон чрезвычайно прочен на сжатие и, следовательно, имеет высокую прочность на сжатие.
  • Бетон стоит недорого по сравнению со сталью.
  • Используя формы, бетону можно придать практически любую форму.

Некоторые недостатки использования бетона:

  • Бетон — хрупкий материал, который может треснуть или сломаться без предупреждения.
  • Бетон очень хрупкий, когда к нему прилагается сила растяжения, и поэтому имеет очень низкую прочность на разрыв. (Чтобы устранить эту слабость, сталь часто закладывают в бетон в местах, где, как известно, существуют силы растяжения, в результате чего получается железобетон. В бетонной балке сталь укладывается вдоль нижней части балки.)
  • Поскольку для полной гидратации требуется определенное время, бетонные элементы не набирают полную прочность, пока не пройдет много времени.

До начала деятельности

  • Сформируйте пластилин для лепки в куски высотой 1 дюйм x 1 дюйм x 3 дюйма (2,5 см x 2,5 см x 7,6 см), по одному куску на студенческую группу. Убедитесь, что основание имеет размер 1 дюйм x 1 дюйм (2,5 см x 2,5 см), чтобы получить площадь поперечного сечения = 1 дюйм 2 (6,35 см 2 ). Оберните глину вощеной бумагой или полиэтиленовой пленкой, чтобы она не высыхала.
  • Взвесьте книги и приклейте к каждой листок бумаги с указанием веса. Будьте максимально точны при взвешивании книг.
  • Соберите материалы и сделайте копии Спецификации материалов, по одной на человека
  • Разделите класс на команды по два ученика в каждой.

Со студентами

  1. Обсудите со студентами два самых популярных материала, используемых при строительстве мостов: сталь и бетон (как указано в разделе «Введение / Мотивация»). Объясните, что сегодня они используют глину и расчеты для создания собственных диаграмм зависимости напряжения от деформации, подобных тем, которые используются в инженерном анализе, и сравнивают их с такими же диаграммами для стали и бетона.
  2. Попросите каждую группу поставить глиняный кусок на плоский или письменный стол. Сориентируйте его так, чтобы он стоял прямо. Используйте мерную палочку или линейку, чтобы измерить начальную высоту глины и записать ее в лист данных. Балансируйте одну книгу на глине, оставив ее там примерно на 5 секунд (см. Рис. 4). Что происходит с глиной, когда сверху кладут книгу? (Ответ: Глина должна стать короче.) Удалите книгу и немедленно измерьте высоту глины и запишите ее в лист данных.Попросите учащихся записать в листе данных количество книг (в данном случае — одну) и общий вес книг. Теперь возьмите только что использованную книгу и вторую книгу и уравновесите их обе на глине, оставив их там примерно на 5 секунд. Что происходит с глиной, если на нее положить две книги? (Ответ: Глина должна стать еще короче.) Уберите книги и сразу же измерьте высоту глины и запишите ее, количество книг (в данном случае две) и общий вес книг.Попросите учащихся повторять этот процесс до тех пор, пока глина не рассыпется или не упадет, либо пока у них не закончатся книги. Напомните учащимся, что при добавлении новых книг обязательно используйте те же книги из предыдущего измерения.

Рис. 4. Проверка прочности глины на сжатие. Авторское право

Copyright © Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

  1. Попросите класс объяснить (используя инженерные термины сил, напряжения и деформации), что происходит? (Ответ: книги прикладывают к глине сжимающую силу.По мере добавления новых книг глина не может выдерживать увеличивающийся вес, и глина сжимается. Сила, действующая на верхнюю часть глины, создает в глине напряжение и, следовательно, напряжение.)
  2. Попросите учащихся указать изменение роста (исходный рост — новый рост), деформацию (изменение высоты ÷ исходную длину) и напряжение (вес ÷ площадь) в таблице технических данных, как показано в строке примера в верхней части таблицы. стол.
  3. Затем попросите учащихся изобразить кривую смещения в зависимости от нагрузки на листе данных.Нанесите вес книг на горизонтальную ось, а смещение — на вертикальную. Укажите, как мы всегда наносим независимую переменную на горизонтальную ось, а зависимую переменную — на вертикальную. В этом случае смещение зависит от веса книг. Что нам показывают наши графики? Сравните графики от разных команд. Приглашайте студентов оставлять комментарии.
  4. Затем попросите учащихся изобразить кривую зависимости напряжения от деформации в таблице данных. Нанесите напряжение на вертикальную ось, а деформацию — на горизонтальную ось.Используя этот график, попросите учащихся вычислить наклон линии на линейной (плоской) части своего графика. Уклон можно найти, выбрав две точки. Рассчитайте изменение напряжения между этими двумя точками (подъем). Рассчитайте изменение деформации между этими двумя точками (пробег). Затем разделите изменение напряжения на изменение деформации (или превышение пробега). Это значение является модулем упругости образца глины. Сравните графики и расчеты модуля упругости от разных команд.Что нам показывают графики? Приглашайте студентов оставлять комментарии.
  5. Попросите учащихся сравнить свои графики с графиком, приведенным на последней странице спецификации, на котором показаны кривые зависимости напряжения от деформации для стали и бетона. Также попросите их сравнить рассчитанный модуль упругости для образца глины с расчетным модулем упругости для стали и бетона. Что мы узнали, сравнивая глину, сталь и бетон? Модуль упругости указывает на жесткость материала; как глина по сравнению со сталью и бетоном?
  6. В заключение проведите обсуждение в классе, сравнивая результаты и выводы.Задайте классу вопросы после занятия, приведенные в разделе «Оценка».

Словарь / Определения

хрупкость: неспособность материала прогибаться или деформироваться до разрушения.

Сжатие: толкающая сила, которая сокращает предметы.

Прочность на сжатие: величина сжимающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением.

бетон: комбинация цемента и заполнителя в одну твердую массу.Пример: гравий, песок, цемент и вода были смешаны для создания бетонного тротуара.

пластичность: способность материала подвергаться большим деформациям до того, как он разорвется или разрушится.

инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо человечества и нашего мира.

элемент: составная часть любого конструктивного или составного целого, такого как подчиненная несущая балка, колонна или стена.

модуль упругости: (E) указывает на жесткость материала.

Железобетон: бетонный элемент со сталью, встроенной в него, чтобы противостоять растягивающим усилиям.

сталь: Очищенное железо, практически не содержащее примесей.

деформация: удлинение или сжатие материала на единицу длины материала.

напряжение: приложенная нагрузка, деленная на площадь материала, на которую она действует (обычно площадь поперечного сечения элемента).

предел прочности при растяжении: приложенная нагрузка, деленная на площадь материала, на которую она действует.

Натяжение: тянущая или растягивающая сила, которая имеет тенденцию удлинять предметы.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Прогноз : попросите учащихся предсказать результат действия до того, как оно будет выполнено. Попросите учащихся предсказать, есть ли сходство между прочностью стали, бетона и глины.

Встроенная оценка деятельности

Лист данных / Проверка пар : Используйте прилагаемый лист данных материалов, чтобы помочь студентам выполнять задание. После того, как учащиеся закончат рабочий лист, предложите им сравнить ответы со сверстниками или другой парой, давая всем учащимся время закончить рабочий лист. Просмотрите их ответы, чтобы оценить их владение концепциями.

Оценка после деятельности

Анализ прогнозов : Попросите учащихся сравнить свои первоначальные прогнозы с результатами тестов, записанными на рабочих листах.

Вопрос / ответ : Задайте следующие вопросы всему классу или индивидуально в качестве домашнего задания:

  • При создании графиков из собранных данных независимая переменная перемещается по какой оси графика? Зависимая переменная? (Ответ: независимая переменная всегда идет по горизонтальной оси [ось x], а зависимая переменная всегда идет по вертикальной оси [ось y].)
  • На основании ваших наблюдений, глина — хрупкий или пластичный материал? (Ответ: во влажном состоянии глина ведет себя как пластичный материал.Вспомните, как глина немного уступала перед опрокидыванием или сильно отклонялась до полного разрушения)
  • Если бы глина полностью высохла, придавая ей вид и ощущение скалы, была бы глина хрупким или пластичным материалом? (Ответ: Если глина полностью высохнет, она будет вести себя как хрупкий материал. В этом случае мы увидим, что глина легко трескается или раскалывается при приложении силы.)
  • Судя по кривым на графике на последней странице спецификации, является ли сталь хрупким или пластичным материалом? (Ответ: Сталь — пластичный материал.По кривой зависимости напряжения от деформации мы можем сказать, что сталь деформируется до того, как расколется.)
  • Судя по кривым на графике на последней странице спецификации, является ли бетон хрупким или пластичным материалом? (Ответ: Бетон обычно считается хрупким материалом. По его кривой зависимости напряжения от деформации можно сказать, что бетон может немного уступить место до того, как расколется, но очень незначительно.)
  • Почему инженерам важно уметь определять (измерять) прочность материалов? (Ответ: используйте этот открытый вопрос, чтобы побудить учащихся задуматься о прочности материалов.В общем, инженеры хотят знать свойства материала до того, как использовать их в мосте, чтобы они могли спроектировать конструкцию, чтобы она была достаточно прочной, чтобы оставаться безопасной [не разрушаться] под ожидаемыми силами и напряжениями.)

Советы по поиску и устранению неисправностей

При размещении книг на глине сначала используйте самые легкие книги, а затем более тяжелые.

Иметь по крайней мере 10 фунтов (4,5 кг) книг для каждой команды.Глина обычно начинает сжиматься сразу после полутора фунтов (0,68 кг), в зависимости от глины.

При выборе двух точек для расчета наклона линии убедитесь, что учащиеся выбирают точки, разделенные как минимум двумя другими точками. Выбор точек, расположенных рядом друг с другом, может привести к ошибочным значениям.

Если площадь поперечного сечения глиняной детали не равна 1: 2 (6,35 см 2 ) при размерах 1 дюйм x 1 дюйм (2,5 см x 2,5 см), измените площадь глиняной колонны таблица в техпаспорте с фактической площадью.

Расширения деятельности

Выполните испытание на высохшем куске глины и сравните разницу между хрупким (сухая глина) и нехрупким (влажная глина) материалом, сравнивая графики и расчеты.

Договоритесь о посещении лаборатории тестирования материалов местного университета или попросите студентов инженерных специальностей или профессоров принести образцы проверенных материалов для того, чтобы «показать и рассказать» в вашем классе.Спросите, тестирует ли университет сталь, бетон, дерево, пластмассы и / или композитные материалы.

Запишитесь на экскурсию на ваш местный цементный завод. Узнайте обо всех различных бетонных смесях, которые они производят, и о том, для каких конкретных применений. Проект студента для деревянной балки проверяется на прочность на универсальной машине для испытания материалов Instron. Авторское право

Copyright © 2007 Джанет Л. Йоуэлл, Программа ITL, Колорадский университет в Боулдере.

Масштабирование активности

  • Для более низких классов заполните технический паспорт вместе, как класс.
  • Для старших классов попросите учащихся подготовить краткую презентацию своих выводов. Используя все полученные значения модуля упругости (E), рассчитайте средний класс.

Дополнительная поддержка мультимедиа

Узнайте больше о свойствах дерева, пластика, алюминия, кирпича, бетона, железобетона, чугуна, стали. Используйте забавный ползунок, управляемый мышью, чтобы перетащить, чтобы растянуть или сжать материал до отказа (хорошее изображение и звук).Материальная информация о силах, нагрузках и формах. Плюс хорошая информация о мостах и ​​фотографии. Building Big: лаборатория материалов. Образовательный фонд WGBH. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.pbs.org/wgbh/buildingbig/lab/materials.html

использованная литература

Комитет ACI 318, Строительные нормы и правила для конструкционного бетона (ACI 318-02) и комментарий (ACI 318R-02): стандарт ACI, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2002.

Комитет AISC по руководствам и учебникам, Руководство по стальным конструкциям: расчет факторов нагрузки и сопротивления, третье издание, Американский институт стальных конструкций, 2001 г.

Мозг, Маршалл. Как работает железо и сталь. HowStuffWorks, Inc., по состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.howstuffworks.com/iron.htm

Основы бетона. Портлендская цементная ассоциация. По состоянию на 16 октября 2007 г. (Хороший обзор бетона и цемента) http: // www.epa.gov/ttn/chief/old/ap42/ch21/s12/reference/ref_05c11s12_2001.pdf

Dictionary.com. ООО «Издательская группа« Лексико ». По состоянию на 16 октября 2007 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией) http://www.dictionary.com

Hibbeler, R.C. Механика материалов, третье издание. Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 1997.

.

Нильсон, Артур Х. Проектирование бетонных конструкций, двенадцатое издание. WCB McGraw-Hill: Бостон, Массачусетс, 1997.

авторское право

© 2006 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Джонатан С. Гуд; Джо Фридрихсен; Натали Мах; Денали Лендер; Крис Валенти; Дениз В. Карлсон; Малинда Шефер Зарске

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 23 октября 2021 г.

Прочность и механика материалов (ME 2141 и ME 2191)

Примечание: Dr.Лекции Изади ME 218 (Сопротивление материалов I) и ME 219 (Сопротивление материалов II) были записаны по квартальной системе. Эти темы теперь распределены между ME 2141 (Векторная статика и сопротивление материалов) и ME 2191 (Механика материалов). Лекции ME 218 были записаны весной 2018 года, а лекции ME 219 — весной 2017.

Прочность материалов Лекции I можно найти здесь
Ссылки на каждую лекцию будут перечислены в ближайшем будущем.
Сопротивление материалов I — Учебный план
Сопротивление материалов I — Раздаточные материалы (zip-файл)

Лекции по сопротивлению материалов II:
Сопротивление материалов II — Учебный план
Сопротивление материалов II — Раздаточные материалы (zip-файл)
Лекция 01 — Обзор прочности материалов I (на кручение, изгиб и т. Д.))
Лекция 02 — Обзор круга Мора, основные напряжения
Лекция 03 — Преобразование напряжений, трехмерный анализ
Лекция 04 — Комбинированные нагрузки, состояние напряжений
Лекция 05 — Тонкостенные сосуды под давлением
Лекция 06 — Основные напряжения в балках, конструкция балки
Лекция 07 — Расчет вала
Лекция 08 — Прогиб балок, методы интеграции
Лекция 09 — Метод интеграции; Применение к неопределенным балкам
Лекция 10 — Прогиб балок, методы сингулярностей
Лекция 11 — Метод сингулярностей; Применение к неопределенным балкам
Лекция 12 — Прогиб балок, метод наложения
Лекция 13 — Плоская деформация против плоского напряжения
Лекция 14 — Преобразование деформации, круг Мора для деформации
Лекция 15 — Энергия деформации
Лекция 16 — Методы деформационной энергии и работы-энергии
Лекция 17 — Теорема Кастильяно и конструкция
Лекция 18 — Устойчивость колонн; Центрические и эксцентрические нагрузки
Лекция 19 — Расчет колонны, эмпирические уравнения AISC

К началу

заданий ранжирования для механики материалов (образовательные инновации-инженерия): 9780132149525: Браун, Шейн, Бедный, Кара: Книги

«Мне очень нравятся концептуальные аспекты задач ранжирования — слишком часто мы учим наших студентов решать задачи, и эти упражнения на ранжирование действительно заставляют их задуматься о концепциях, лежащих в основе каждой темы.»- Кэндис Зульцбах, Колорадская горная школа

« Мне очень нравятся упражнения по ранжированию, потому что они сравнивают значения в разных местах, а не просто запрашивают максимальные значения, как это обычно делается. Требование сравнивать значения в разных местах заставляет учащихся лучше усвоить концепцию, лежащую в основе их ответов ». — Кэндис Зульцбах, Колорадская горная школа

«Замечательная особенность этих упражнений состоит в том, что каждое в некотором смысле заменяет пять отдельных вычислений.Я могу охватить один или два отдельных вычисления в тесте, но один вопрос, такой как эти упражнения, может очень эффективно охватить все пять ». — Эдвард МакБрайд, Канзасский университет

«Мне нравится простота упражнений, позволяющая студенту сконцентрироваться на концепциях, а не увязнуть в трудоемких вычислениях». — Эдвард Макбрайд, Канзасский университет

«Это заставляет студентов думать о пространственном распределении физических величин, таких как сила, момент, напряжения, и давать ответ в терминах аналитических результатов (вместо численных).”- Вэй Тонг, Южный методистский университет

РЕЙТИНГОВЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ МЕХАНИКИ МАТЕРИАЛОВ

__________________

ШЕЙН БРАУН • КАРА ПЛОХО

Эта рабочая тетрадь содержит более 100 рейтинговых заданий, разработанных, чтобы помочь студентам развить сильное и переносимое понимание концепций механики материалов. Задачи ранжирования — это концептуальные упражнения, в которых учащихся просят сравнить и ранжировать физические сценарии на основе заданных критериев.

Эти задачи ранжирования были разработаны на основе исследования обучения студентов при поддержке гранта Национального научного фонда.Сотни собеседований со студентами выявили наиболее распространенные и фундаментальные заблуждения, которые напрямую рассматриваются с помощью этих заданий ранжирования. Учащиеся, использующие задания на ранжирование, обнаруживают, что процесс объяснения и обоснования своих рассуждений по заданию ранжирования помогает им осознать, что они знают, чего не знают и что потребуется, чтобы изучить то, чего они не знают для сложных концепций. в механике материалов.

Задачи ранжирования позволяют по-новому взглянуть на механику, дополняя изучение уравнений.Обучение, которое происходит при выполнении этих задач, является длительным и значимым.

http://www.pearsonhighered.com/eiseries/

http://www.pearsonhighered.com/engineering/

Об авторе

Авторский коллектив, специализирующийся на элементах обучения студентов. И Браун, и Бедный особенно интересуются тем, как учащиеся учатся, и, в частности, как студенты могут более эффективно изучать инженерное дело.

Шейн Браун — доцент кафедры гражданской и экологической инженерии в Университете штата Вашингтон.Шейн преподает курсы механики, конструкций, механики жидкостей и инженерии водных ресурсов. Область исследований Шейна — инженерное образование, с акцентом на то, как студенты изучают концепции гражданского строительства. Он исследует процессы, причины и причины процессов концептуальных изменений. Концептуальные изменения — это модификация идей, убеждений, концепций и моделей, объединяющая эти три фактора в ходе курса и учебной программы. Шейн также разрабатывает основанные на исследованиях учебные материалы, специально ориентированные на заблуждения учащихся, и проверяет эти материалы с помощью описаний концепций.

Кара Бедный — доцент кафедры гражданской и экологической инженерии в Университете штата Вашингтон. Кара преподает курсы механики, инженерии водных ресурсов, открытого русла, гидравлики и комплексного проектирования гражданского строительства. Ее стиль преподавания включает в себя активные обучающие упражнения и концептуальное обучение. Кара разработала классные инструменты и методы, чтобы помочь студентам концептуально понять.

сильных и слабых сторон онлайн-обучения — Профессиональные программы электронного обучения ION — Иллинойсский университет, Спрингфилд

Все преподаватели подходят к этой новой парадигме с разной степенью энтузиазма и озабоченности.Вы оптимистично или скептически относитесь к онлайн-обучению? Вы заинтересованы в том, чтобы узнать, как проведение онлайн-курсов может улучшить ваше преподавание и предложить беспрецедентные возможности обучения для ваших студентов, или вы хотите знать, с чем вы столкнетесь при планировании и проведении занятий в Интернете? Важно учитывать как плюсы, так и минусы онлайн-обучения, чтобы вы могли лучше подготовиться к решению проблемы работы в этой новой среде, а также воспользоваться новыми возможностями, которые она предлагает.Сильные или слабые стороны? Вы выбираете, по какой ссылке переходить в первую очередь, но, пожалуйста, посмотрите на обе — это честно!

Сильные стороны

Слабые стороны


Преимущества онлайн-обучения

Есть много причин, по которым онлайн-программы сегодня стали популярной формой дистанционного обучения в высшем образовании. Интернет-среда предлагает беспрецедентные возможности для людей, которые в противном случае имели бы ограниченный доступ к образованию, а также новую парадигму для преподавателей, в рамках которой можно разрабатывать динамические курсы высочайшего качества.Вот список некоторых из основных преимуществ онлайн-программ:

Где угодно…

Основным преимуществом асинхронного онлайн-обучения является то, что оно позволяет учащимся участвовать в высококачественных учебных ситуациях, когда дистанция и расписание делают обучение на месте трудным или невозможным. Студенты могут участвовать в занятиях из любой точки мира, если у них есть компьютер и подключение к Интернету. Кроме того, онлайн-формат дает учащимся с ограниченными возможностями (и учителям) больше свободы для участия в занятиях.Участники получают доступ к виртуальному классу через свои компьютеры, вместо того, чтобы физически «ходить в класс».

В любое время, в любом темпе…

Виртуальный класс доступен 24 часа в сутки, семь дней в неделю. Экономия времени — еще одна сильная сторона формата онлайн-обучения. Асинхронное общение с помощью программ онлайн-конференций позволяет профессионалам совмещать рабочие, семейные и учебные расписания для участия в обсуждениях в классе. Нет вопроса о выполнении работы; просто делайте это в более удобное время.Студенты могут получить доступ к своим курсам в любое время дня и ночи. Кроме того, у них есть постоянный доступ к лекциям, материалам курса и обсуждениям в классе. Это особенно удобно для тех, кому, возможно, придется перечитать лекцию или потратить больше времени на размышление над некоторым материалом, прежде чем двигаться дальше.

Синергия

Онлайн-формат позволяет динамически взаимодействовать между преподавателем и студентами, а также между самими студентами. Ресурсы и идеи являются общими, и в процессе обучения будет обеспечиваться постоянная синергия.Каждый может участвовать в обсуждениях курса и комментировать работы других. Синергия, которая существует в виртуальном классе, ориентированном на учащихся, является одной из самых уникальных и жизненно важных черт, которыми обладает формат онлайн-обучения.

Диалог высокого качества

В рамках асинхронной структуры обсуждения в сети, учащийся может поразмышлять над комментариями других, прежде чем ответить или перейти к следующему пункту. Такая структура дает учащимся время, чтобы сформулировать ответы с гораздо большей глубиной и предусмотрительностью, чем в традиционной ситуации личного обсуждения, когда участник должен проанализировать комментарий другого на месте и сформулировать ответ, иначе он потеряет шанс внести свой вклад в обсуждение. обсуждение.

Студенческий центр

В ходе онлайн-обсуждения отдельный студент отвечает на материал курса (например, лекции и учебники) и на комментарии других студентов. Студенты обычно отвечают на те темы в рамках более широкого разговора, которые наиболее четко затрагивают их личные проблемы. Эти ситуации приводят к тому, что в группе одновременно происходят более мелкие разговоры. Хотя учащиеся должны читать все работы своих одноклассников, они активно участвуют только в тех частях диалога, которые имеют наибольшее отношение к их интересам.Таким образом, учащиеся контролируют свой собственный учебный опыт и адаптируют обсуждения в классе к своим конкретным потребностям. В идеале студенты вносят свой индивидуальный вклад в курс, в то же время извлекая уникальный набор актуальной информации.

Ровное игровое поле

В онлайн-среде учащиеся обладают определенной степенью анонимности. Дискриминационные факторы, такие как возраст, одежда, внешний вид, инвалидность, раса и пол, в основном отсутствуют.Вместо этого в центре внимания явно находится содержание обсуждения и способность человека отвечать и вдумчиво и разумно вносить свой вклад в рассматриваемый материал.

Доступ к ресурсам

В онлайн-класс легко включить выдающихся приглашенных экспертов или студентов из других учебных заведений. Кроме того, современные студенты имеют доступ к ресурсам и материалам, которые могут физически находиться в любой точке мира. Преподаватель может составить в Интернете раздел ресурсов со ссылками на научные статьи, учреждения и другие материалы, относящиеся к теме курса, чтобы студенты могли получить к ним доступ для исследования, расширения или углубленного анализа материалов курса.

Творческое обучение

Литература по образованию взрослых поддерживает использование интерактивной учебной среды, способствующей саморегулированию и критическому мышлению. Некоторые преподаватели добились больших успехов в применении этих концепций к своему обучению на местах. Однако до сих пор существует множество классов, основанных на лекциях и заучивании материала наизусть. Природа полуавтономного и самостоятельного мира виртуального класса делает инновационные и творческие подходы к обучению еще более важными.В онлайн-среде фасилитатор и ученик взаимодействуют друг с другом, чтобы создать динамичный опыт обучения. Осознание сдвига в технологиях порождает надежду на то, что те, кто переходят на новые технологии, также оставят после себя вредные привычки, приняв эту новую парадигму обучения. По мере того, как преподаватели трансформируют свои курсы, чтобы в полной мере использовать преимущества онлайн-формата, они должны задуматься о целях своих курсов и стилях преподавания. Многие качества, которые делают успешного онлайн-фасилитатора, чрезвычайно эффективны и в традиционном классе.


Недостатки онлайн-обучения

Хотя онлайн-программы обладают значительными преимуществами и предлагают беспрецедентную доступность качественного образования, существуют недостатки, присущие использованию этой среды, которые могут представлять потенциальную угрозу для успеха любой онлайн-программы. Эти проблемы делятся на шесть основных категорий:

1. Технологии

Справедливость и доступность технологий

Прежде чем любая онлайн-программа сможет надеяться на успех, в ней должны быть учащиеся, которые имеют доступ к среде онлайн-обучения.Отсутствие доступа, будь то по экономическим или логистическим причинам, исключает учащихся, имеющих на это право, из курса. Это серьезная проблема для сельских и более низких социально-экономических районов. Более того, с административной точки зрения, если студенты не могут позволить себе технологию, используемую в учебном заведении, они теряются как клиенты. Что касается доступности Интернета, то она не является универсальной, и в некоторых районах США и других странах доступ в Интернет сопряжен со значительными расходами для пользователя.Некоторые пользователи платят фиксированную ежемесячную плату за подключение к Интернету, в то время как другие платят за время, которое они проводят в сети. Если время участников онлайн ограничено объемом доступа в Интернет, который они могут себе позволить, то обучение и участие в онлайн-программе не будет справедливым для всех учащихся курса.

Компьютерная грамотность

И студенты, и фасилитаторы должны обладать минимальным уровнем компьютерных знаний, чтобы успешно работать в онлайн-среде.Например, они должны уметь использовать различные поисковые системы и иметь удобную навигацию по всемирной паутине, а также быть знакомыми с группами новостей, процедурами FTP и электронной почтой. Если они не владеют этими технологическими инструментами, они не добьются успеха в онлайн-программе; студент или преподаватель, который не может работать в системе, перетащит всю программу вниз.

Ограничения технологии

Удобная и надежная технология имеет решающее значение для успешной онлайн-программы.Однако даже самая сложная технология не может быть на 100% надежной. К сожалению, вопрос не в том, выйдет ли из строя оборудование, используемое в онлайн-программе, а в том, когда. Когда все идет гладко, технология должна быть сдержанной и использоваться в качестве инструмента в процессе обучения. Однако поломки могут произойти в любой точке системы. Например, сервер, на котором размещена программа, может дать сбой и отключить всех участников от класса; участник может получить доступ к классу через подключенный к сети компьютер, который может выйти из строя; отдельные ПК могут иметь множество проблем, которые могут ограничивать доступ студентов; наконец, соединение с Интернетом может выйти из строя, или учреждение, в котором установлено соединение, может зависнуть от пользователей и либо замедлиться, либо полностью выйти из строя.В подобных ситуациях технология не является ни цельной, ни надежной, и она может отвлекать от процесса обучения.


2. Студенты

Хотя онлайн-метод обучения может быть высокоэффективным альтернативным средством обучения для зрелого, дисциплинированного учащегося, он не подходит для обучения более зависимых учащихся. Асинхронное онлайн-обучение дает учащимся возможность контролировать свой учебный опыт и обеспечивает гибкость графиков обучения для нетрадиционных студентов; однако это возлагает на ученика большую ответственность.Чтобы успешно участвовать в онлайн-программе, студенты должны быть хорошо организованными, целеустремленными и обладать высокими навыками управления временем, чтобы не отставать от темпа курса. По этим причинам онлайн-образование не подходит для младших школьников (т.е. детей младшего или среднего школьного возраста) и других учащихся, которые являются зависимыми учащимися и испытывают трудности с принятием на себя обязанностей, требуемых онлайн-парадигмой.


3. Координатор

Отсутствие необходимых онлайн-качеств

Успешное обучение на местах не всегда означает успешное обучение в режиме онлайн.Если фасилитаторы не будут должным образом обучены онлайн-доставке и методикам, успех онлайн-программы будет поставлен под угрозу. Преподаватель должен уметь хорошо общаться в письменной форме и на языке, на котором предлагается курс. Онлайн-программа будет ослаблена, если ее фасилитаторы не будут должным образом подготовлены к работе в виртуальном классе.

Онлайн-инструктор должен уметь компенсировать отсутствие физического присутствия, создавая в виртуальном классе благоприятную среду, в которой все студенты чувствуют себя комфортно, участвуя, и особенно там, где студенты знают, что их инструктор доступен.Невыполнение этого может оттолкнуть класс как друг от друга, так и от преподавателя. Однако даже если виртуальный профессор достаточно компетентен, чтобы создать удобную виртуальную среду, в которой может работать класс, все же отсутствие физического присутствия в учреждении может быть ограничением для онлайн-программы. Для преподавателей и участников такие вещи, как исключение из встреч и других мероприятий, требующих взаимодействия на месте, могут стать ограничивающим фактором в онлайн-программе.


4. Администрация и факультет

Некоторые среды мешают успешной реализации онлайн-программы. Администраторы и / или преподаватели, которым не нравится изменения и работа с технологиями или которые считают, что онлайн-программы не могут предложить качественное образование, часто препятствуют процессу внедрения. Эти люди представляют собой значительную слабость онлайн-программы, потому что они могут помешать ее успеху.

Иногда администрация не видит ничего, кроме чистой прибыли, и рассматривает онлайн-программы только как способ увеличения доходов и, таким образом, не стремится рассматривать онлайн-программы как средство предоставления качественного образования людям, которые в противном случае не смогли бы получить к нему доступ.В таком случае учреждение, которое не осознает важность надлежащей подготовки фасилитаторов, основных характеристик фасилитатора и ограничений размера класса, не поймет, какое влияние эти элементы могут оказать на успех онлайн-программы.


5. Интернет-среда

Уровни синергии

Онлайн-обучение имеет наиболее многообещающий потенциал в высокой синергии, представленной активным диалогом между участниками, одним из наиболее важных источников обучения в виртуальном классе.Однако в больших классах (20 или более учеников) уровень синергии начинает смещаться в процессе обучения до тех пор, пока он в конечном итоге не станет независимым обучением, подходящим для большого класса. На этом этапе диалог ограничен, равно как и взаимодействие между участниками и фасилитатором. Среда не используется в полной мере.

Чему нельзя учить в Интернете

Даже с учетом недавнего ажиотажа и энтузиазма по поводу онлайн-программ, важно понимать, что некоторые предметы не следует преподавать онлайн, потому что электронная среда не позволяет использовать наилучший метод обучения.Примеры включают: практические предметы, такие как публичные выступления, хирургия, гигиена полости рта и спорт, где физическое движение и практика способствуют достижению целей обучения. Эти предметы, вероятно, лучше всего преподавать в традиционной среде очного обучения. Гибридные курсы могут представлять собой временное решение этой проблемы, тем самым делая эту часть курса более доступной для большего числа людей, которым в противном случае было бы трудно добраться до кампуса. Однако подобные решения по-прежнему подчеркивают тот факт, что онлайн-обучение не может удовлетворить все образовательные потребности и цели.То, что имитировать физическое обучение может быть технологически возможно, не обязательно означает, что это лучший способ научить этому.


6. Учебная программа

Учебный план любой онлайн-программы должен быть тщательно продуман и разработан, чтобы быть успешным. Часто в спешке учреждения по разработке программ дистанционного обучения упускают из виду важность учебной программы и потребность в квалифицированных специалистах для ее разработки.Учебный план и методика преподавания, которые успешны при обучении на местах, не всегда будут преобразованы в успешную онлайн-программу, в которой парадигмы обучения и преподавания совершенно разные. Онлайн-учебная программа должна отражать использование диалога между учащимися (в форме письменного общения), а также групповое взаимодействие и участие. Традиционным аудиторным лекциям нет места в успешной онлайн-программе. Образование высочайшего качества может происходить и будет происходить в онлайн-программе при условии, что учебная программа была разработана или преобразована для удовлетворения потребностей онлайн-среды.


Сегодня очень интересное время для технологий и образования. Онлайн-программы предлагают учебную среду, основанную на технологиях, которая расширяет возможности обучения и может обеспечить высококачественное образование с помощью различных форматов и форм. С учетом особых потребностей взрослых учащихся, которые нуждаются или хотят продолжить свое образование, онлайн-программы предлагают удобное решение конфликтов с расписанием работы, семьи и учебы. Высшие учебные заведения обнаружили, что онлайн-программы необходимы для обеспечения доступа к образованию для населения, которому они хотят служить.Чтобы онлайн-программа была успешной, учебная программа, координатор, технологии и студенты должны быть тщательно продуманы и сбалансированы, чтобы в полной мере использовать сильные стороны этого формата и в то же время избегать ловушек, которые могут привести к от его слабостей.

Интернет-ресурс с информацией о материалах — MatWeb

MatWeb, ваш источник информации о материалах

Что такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы.

Преимущества регистрации в MatWeb
Премиум-членство Характеристика: — Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая:

Как найти данные о собственности в MatWeb

Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb.

У нас есть более 155 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.

База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами — сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb.


Рекомендуемый материал:
Меламино-арамидный ламинат




3.Материаловедение и инженерия как многопрофильная дисциплина | Материалы и потребности человека: материаловедение и инженерия — Том I, История, масштабы и природа материаловедения и инженерии

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ТЕХНИКИ

Многие факторы сформировали междисциплинарную область, известную как материаловедение и инженерия.

Во-первых, MSE стала рассматриваться как центральная часть промышленных материалов, используемых для машин, устройств и конструкций.

Во-вторых, растет понимание той неотъемлемой роли, которую материалы играют в общей структуре общества, и все более изощренные требования, предъявляемые к материалам со стороны сложных технологий.

В-третьих, это растущее признание важности материалов сочетается с растущим пониманием того, каким образом общественные потребности в материалах часто отрицательно влияют на качество окружающей среды.

В-четвертых, возникла новая обеспокоенность тем, что темпы добычи полезных ископаемых приведут к серьезной нехватке некоторых ключевых материалов в ближайшем будущем, и что промышленные процессы для минералов и материалов являются значительными потребителями энергии.

В-пятых, помимо этого внешнего давления, существуют важные силы, действующие внутри самого поля. Растет понимание того, что основные концепции и вопросы пронизывают различные классы материалов. Эти интеллектуальные стимулы служат для того, чтобы сблизить людей из самых разных дисциплин для достижения, объединив свои знания и навыки, того, чего никто не может достичь в одиночку.

Таким образом, благодаря этой комбинации внешнего и внутреннего давления мы видим, что междисциплинарная область МСЭ развивается, продвигая поиски более глубокого понимания материалов, с одной стороны, и, с другой стороны, приближая эти научные усилия к потребностям технологий и общество в целом.Поэтому мы вынуждены предложить следующее определение:

Материаловедение и инженерия связаны с генерированием и применением знаний, касающихся состава, структуры и обработки материалов, их свойств и использования .

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ТЕХНИКИ

Материалы

Что подразумевается под «материалами» в MSE, ясно любому, пока его не попросят дать определение.Пищевые материалы? Топливо? Наркотики? Кости и мышцы? В более широком смысле ответ — «Да».

Тем не менее, в MSE сложилась традиция, которая фокусируется на промышленных или инженерных материалах. Таким образом, продукты питания, топливо, используемое в их естественном состоянии, и некоторые другие категории обычно исключаются. Исключение часто основано на отсутствии модификации исходных свойств материала перед использованием; небольшая обработка; значительная устойчивость продукта к колебаниям качества; или небольшая долговечность в использовании.Эти границы, конечно, со временем менялись. Но для целей этого отчета основные классы материалов, попадающих в область MSE, широко охвачены типичными этикетками: керамика и стекло, металлы и сплавы, пластмассы, монокристаллы,

.