Экспериментальные задания, страница 105 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Экспериментальные задания

Исследуйте упругие свойства простого листа бумаги и сложенного в гармошку (рис. 82). Выясните, какое практическое применение получила гофрированная бумага.

Рис. 82. Изменение жесткости бумаги гофрированием

Решение

Исследование упругих свойств простого и гофрированного листа бумаги

Для исследования упругих свойств проведем мысленный эксперимент с двумя одинаковыми листами бумаги. Один лист оставим плоским, а второй сложим в гармошку (гофрируем), как показано на рисунке.

1. Простой плоский лист бумаги. Если разместить этот лист на двух опорах (например, на двух книгах), он легко прогнется под собственным весом. Если добавить на него небольшую нагрузку (например, монету), прогиб значительно увеличится, и лист может сломаться. Это свидетельствует о его очень низкой жесткости на изгиб.

2. Сложенный в гармошку (гофрированный) лист. Если разместить гофрированный лист на тех же опорах (так, чтобы складки были перпендикулярны линии между опорами), он не прогнется под собственным весом. Такой лист способен выдержать нагрузку, в десятки, а то и в сотни раз большую, чем плоский лист, прежде чем начнет заметно деформироваться.

Таким образом, эксперимент показывает, что гофрирование — создание на поверхности материала регулярных складок — значительно увеличивает его жесткость, то есть способность сопротивляться деформации. Складки выполняют функцию ребер жесткости. Чтобы согнуть такую конструкцию, необходимо приложить гораздо большее усилие, так как для изгиба требуется растягивать и сжимать сами складки. С точки зрения физики, гофрирование увеличивает момент инерции поперечного сечения, что приводит к резкому росту сопротивления изгибу.

Практическое применение гофрированной бумаги

Свойство гофрированных материалов обладать высокой жесткостью и прочностью при малом весе нашло широкое практическое применение:

• Упаковка: Наиболее известное применение — это гофрированный картон (гофрокартон). Он состоит из одного или нескольких слоев гофрированной бумаги, склеенных с плоскими листами. Из него изготавливают прочные и легкие коробки для хранения и транспортировки самых разных товаров.

• Строительство: Гофрированные металлические листы (профнастил) широко используются в качестве кровельного материала, для обшивки стен и строительства заборов. Они легкие, но при этом могут выдерживать значительные снеговые и ветровые нагрузки.

• Предметы быта: Веер, показанный на рисунке, является отличным примером: сложенная гармошкой бумага или ткань достаточно жестка, чтобы эффективно перемещать воздух. Также этот принцип используется в бумажных формах для выпечки, в наружном слое одноразовых стаканчиков для горячих напитков (для теплоизоляции и жесткости).

• Фильтры: Воздушные, масляные и салонные фильтры для автомобилей, а также фильтры для систем вентиляции и кондиционирования часто изготавливают из гофрированной фильтровальной бумаги. Гофрирование позволяет разместить очень большую площадь фильтрующей поверхности в компактном объеме.

Ответ: Экспериментальное исследование показывает, что складывание листа бумаги в гармошку (гофрирование) значительно увеличивает его жесткость на изгиб по сравнению с плоским листом. Благодаря этому свойству гофрированная бумага и материалы, созданные по тому же принципу, нашли широкое практическое применение: в производстве упаковочного гофрокартона, строительного профнастила, автомобильных и бытовых фильтров, а также в таких предметах, как веера и одноразовая посуда.