§ 17. Деформация

Физика, 7 сынып. Оқулық: Кронгарт Б.А. және т.б. (Мектеп, 2025). 5 тарау: Денелердің өзара әрекеттесуі. 92–95-беттер.

Нені үйренесің

• Деформацияның не екенін және өзара әсерлесетін екі дененің де неге деформацияланатынын түсіндіруді.
• Серпімді деформацияны пластикалық деформациядан ажыратып, мысал келтіруді.
• Деформация түрлерін атауды: созылу, сығылу, ығысу, бұралу, июу.
• Деформацияның серпімді немесе пластикалық болуы неге байланысты екенін түсінуді.

Ой қозғау

• Екі дене әсерлескенде не болады? Не олардың жылдамдықтары өзгереді, не пішіні өзгереді. Жылдамдықтар туралы білесің, бүгін екіншісін қарастырамыз.
• Допты қолмен қатты қысса, оған не болады? Ол жаншылады. Жіберсең, қайтадан домалақ болады.
• Ал ермексаз кесегіне ше? Ол да жаншылады, бірақ кері қайтпайды: ойық қалады.
• Бұл «жаншылу» бірдей ме? Жоқ, сабақтың бүкіл мәні осы айырмашылықта.

💡 Бөлмедегі кез келген зат дәл қазір сәл деформацияланған: астыңдағы диван, диванның астындағы еден, тіпті дәптердің астындағы үстел де. Тек ойықтар соншалықты кішкентай, оларды көзбен көре алмайсың.

Тақырыпты талдаймыз

Деформация дегеніміз не

Денелердің әсерлесуі әрдайым олардың жылдамдығын өзгертпейді. Мысалы, қабырғаны итересің, ал ол еш жаққа жүрмейді. Бірақ екі дене жанасқанда олардың жеке бөліктері бір-біріне қатысты қозғала бастайды, сондықтан пішіні мен өлшемі өзгереді.

📌 Деформация — күштің әсерінен дененің өлшемдері мен пішінінің кез келген өзгерісі. Сөз латыннан келген: deformatio — «өзгеру».

Маңызды жайт: әсерлесетін екі дене де деформацияланады. Екі резеңке допты бір-біріне қыссаң, екеуі де жаншылады, біреуі ғана емес. Эспандерді созасың ба? Ол созылады, бірақ сенің бұлшық еттерің де деформацияланады.

Серпімді және пластикалық: «қайтты» немесе «қайтпады»

Бәрін бір сұрақ шешеді: күш әсер етуін тоқтатқанда не болады?

• Дене бастапқы пішіні мен өлшеміне қайта келді. Бұл — серпімді деформация. Футбол добы, болат серіппе, резеңке бау осылай әрекет етеді.
• Дене «мыжылып» қалды. Бұл — пластикалық (серпімсіз) деформация. Ермексаз, балшық, жұмсақ металл осылай әрекет етеді.

💡 Көпірлер, арқалықтар, қабырғалар және машина бөлшектері серпімді болуы керек: әйтпесе көпір бірінші машинадан кейін-ақ майысып қалар еді. Ал соғу, штамптау және мүсіндеу үшін дәл пластикалық материалдар керек.

Бір материал әртүрлі әрекет ете алады

Серпімділік затқа мәңгілікке жабыспаған. Деформацияның сипатына мыналар әсер етеді:

1. күштің шамасы: серіппені жеңіл басу кері қайтады, ал тым қатты созу оны созылған күйде қалдырады;
2. күштің әсер ету уақыты: ауырлық астында ұзақ жатқан ермексаз жайылып кетеді;
3. зат және оның температурасы.

🌟 Қорғасын үй температурасында серпімсіз, ал −150 °C-та серпімді болады. Үй температурасында серпімді темір 800 °C-қа дейін қыздырғанда жұмсарып, пластикалық болады, сондықтан ұсталар дайындамаларды ошақта қыздырады. Ал −196 °C-қа дейін суытылған ермексаз балғамен ұсақ шегелерді қағуға болады!

⚠️ Жиі кететін қате. «Серпімді денелер жұмсақ, ал пластикалықтар қатты». Олай емес. Болат серіппе өте қатты, бірақ серпімді. Ал жұмсақ балауыз пластикалық. Серпімділік — пішіннің қайтуы туралы, жұмсақтық туралы емес.

Серпімді деформацияның бес түрі

Мектептегі физика курсында біз негізінен серпімді деформацияны қарастырамыз. Оның бес түрі бар:

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Баладан үйден деформацияның әр түріне бір-бірден мысал тауып көрсін. Жұмсақ губка (сығылу), шаш резеңкесі (созылу), сәл июге болатын сызғыш (июу), ылғал сүлгі (бұралу) жарайды.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Дененің деформациясы деп нені айтады? Күштің әсерінен дене өлшемдері мен пішінінің кез келген өзгерісін.
• Дененің деформациясы қалай пайда болады? Денелер әсерлескенде олардың жеке бөліктері бір-біріне қатысты жылжиды да, пішіні мен өлшемі өзгереді. Екі дене де деформацияланады.
• Деформацияның қандай түрлерін білесіңдер? Серпімді және пластикалық (серпімсіз). Серпімді деформация бес түрлі болады: созылу, сығылу, ығысу, бұралу және июу.
• Қандай деформация серпімді деп аталады? Күш әсер етуін тоқтатқанда дене бұрынғы пішіні мен өлшеміне қайта келетін деформация.
• Қандай деформация пластикалық деп аталады? Одан кейін дене бұрынғы пішіні мен өлшеміне келмейтін деформация.
• Серпімді денелерге және олардың техникада, құрылыста қолданылуына мысалдар келтіріңдер. Машинаның амортизаторларындағы және сағаттағы болат серіппелер; көпірлердің металл арқалықтары мен фермалары, ғимарат қабырғалары; вагондардың рессорлары (мысалы, Алматы — Астана пойызында).
• Пластикалық денелерге және олардың өндірісте қолданылуына мысалдар келтіріңдер. Соғу кезіндегі қызған темір, машина кузовын штамптау кезіндегі табақ металл, ыдыс жасау кезіндегі балшық, мүсіндеу кезіндегі ермексаз бен қамыр.
• Денелердің серпімділік қасиетін қалай өзгертуге болады? Мысал келтіріңдер. Қыздыру немесе суыту арқылы: қорғасын −150 °C-та серпімді болады, ал темір 800 °C-та жұмсарып, пластикалық болады.
• Сыртқы күштердің әсерінен резеңке бау, әуе шары, болат серіппе, қорғасын пластина, балшық кесегі, ермексаз қандай деформацияға ұшырайды? Түсіндіріңдер. Резеңке бау, әуе шары және болат серіппе серпімді деформацияланады (күш тым үлкен болмаса). Үй температурасындағы қорғасын пластина, балшық және ермексаз пластикалық деформацияланады.
• Деформацияның сипаты күштің шамасына, оның әсер ету уақытына, зат материалына байланыстылығын дәлелдейтін мысалдар келтіріңдер. Күштің шамасы: сәл июген сызғыш түзеледі, ал тым қатты июген сызғыш сынады немесе майысып қалады. Уақыт: ауыр кітап астындағы ермексаз шарик бірнеше сағатта жайылады, ал бір секундта дерлік өзгермейді. Зат: болат қасық серпімді майысады, ал қорғасын қасық майысып, иілген күйінде қалады.
• Күнделікті өмірде сығылу мен созылу, июу, ығысу және бұралу деформацияларын қайдан көруге болады? Сығылу: астыңдағы диван орындығы. Созылу: эспандер, резеңке. Июу: кітап сөресі. Ығысу: қайшы қағазды кеседі. Бұралу: ылғал шүберекті сығасың.

Жаттығуларды шығарамыз

Зерттеңдер

№ 1

«Зерттеңдер». 17.5-суретте деформацияның қандай түрлері көрсетілген? (12 кішкентай сурет: бұлақтың үстіндегі тақтайдағы бала, тіреуге қойылған арқалықтағы жүк көлігі, арқанмен тартылған шана, ілгектегі жүк, тақтайдағы бұрағыш, бұрғы, балға мен шеге, қозғалтқыш поршені, қайшы мен қағаз, болтты қосылыс, баспалдақтағы бала және болттары бар, жүк ілінген екі сурет.)

Қалай ойлаймыз. Әр суретке сұрақ қой: «Денені не істеп жатыр: тартады, қысады, кеседі, бұрайды немесе июді?» $\vec{F}$ күшінің бағыты көрсетеді.

Шешуі.

• Бала бұлақтың үстіндегі тақтайдан өтіп барады: тақтай майысады, июу.
• Жүк көлігі тіреулерге сүйенген арқалықта тұр: арқалық майысады, июу.
• Шананы арқанмен тартады: арқан ұзарады, созылу.
• Ілгекте және аспада жүк ілулі: аспа ұзарады, созылу.
• Бұрағыш бұранданы бұрайды: өзек бұралады, бұралу.
• Бұрғы өз ұшын айналдырады, ол бұралады, бұралу.
• Балға шегені қағады: шеге сығылады, сығылу.
• Қозғалтқыш цилиндріндегі поршень қоспаны және шатунды сығады: сығылу.
• Қайшы қағазды кеседі: қабаттар қарама-қарсы жаққа жылжиды, ығысу.
• Жүгі бар болтты қосылыс: болт пластиналарды қияды, ығысу.
• Баспалдақтағы бала, брусқа бекітілген баспалдақ: бекіту тұйыны бүйірден жүктеледі, ығысу (баспалдақтың өзі де июге ұшырайды).
• Болттарға ілінген жүктер: созылу.

Жауабы: суретте бес түр де бар: июу, созылу, сығылу, ығысу, бұралу.

Өзіңді таны

№ 2

«Өзіңді таны». Адамның денесінде болатын деформациялардың түрлеріне мысалдар келтіріңдер.

Қалай ойлаймыз. Қолың, аяғың және омыртқаң қалай қозғалатынын еске түсір. Бұлшық еттер, сүйектер, буындар мен тері үнемі деформацияланады.

Жауап үлгісі.

• Созылу: жоғарғы сөредегі кітапқа қол созғанда бұлшық еттер мен байламдар созылады; күлгенде тері созылады.
• Сығылу: тұрғанда немесе рюкзак көтергенде омыртқа мен омыртқа аралық дискілер сығылады; жүргенде табан сығылады.
• Июу: еңкейгенде омыртқа мен қабырғалар майысады, жұдырық түйгенде саусақтар июге ұшырайды.
• Бұралу: артыңа қарағанда мойын; денеңмен бұрылғанда бел.
• Ығысу: алақандарыңды бір-біріне үйкегенде алақандағы тері.

Бұл деформациялардың барлығы дерлік серпімді: таңертең бойың ұзын, кешке қарай омыртқа сәл «отырады», ұйқыдан кейін қайта түзеледі.

Жауабы: кез келген дұрыс мысал: жүргенде табан мен омыртқаның сығылуы, бұлшық еттердің созылуы, мойынның бұралуы, омыртқаның июі.

🌟 Кешке қарай бойың таңертеңгіден сәл аз болады (кейде 1–2 см): омыртқа аралық дискілер дене салмағынан сығылады. Түнде олар қайта түзеледі.

Тәжірибе жасаңдар

№ 3

«Тәжірибе жасаңдар», 1-тапсырма. А4 парағын орамға орап, оны жіберіңдер. Не байқадыңдар? Түсіндіріңдер.

🧪 Тәжірибе. Тек А4 парағы керек. Бәрі қауіпсіз.

Қалай ойлаймыз. Орам — майыстырылған парақ. Өзіңнен сұра: парақ бұрынғы пішініне қайта ма?

Шешуі.

1. Парақты түтікше етіп орап, саусағыңмен ұста. Парақ майысқан, оған июу деформациясы пайда болады.
2. Жібер. Орам жазыла бастайды да, дерлік түзеледі.
3. Неге? Қағаз серпімді деформацияланған, онда парақты бұрынғы пішініне қайтаруға тырысатын серпімділік күші пайда болды.
4. Егер оны ұзақ орап ұстасаң, парақ толық түзелмейді: деформацияның аз бөлігі пластикалық болып кетті де, майысу қалды.

Жауабы: парақ жазылады (дерлік түзеледі), өйткені июу деформациясы негізінен серпімді; ұзақ ұстасаң, аздап майысу қалады.

💡 Байқап көр: орамды 1 секунд ұста, содан кейін 10 минут ұста. Нәтиже әртүрлі болады. Бұл — күштің әсер ету уақытына тәуелділік.

№ 4

«Тәжірибе жасаңдар», 2-тапсырма. Ермексаздың бір бөлігін алып, оны күшпен басыңдар. Не байқалады? Неліктен?

🧪 Тәжірибе. Ермексаз кесегі керек. Мүсіндеуге арналған қамыр да болады.

Қалай ойлаймыз. Допқа салыстыр: саусағыңды алғаннан кейін не қалады?

Шешуі.

1. Ермексазды саусағыңмен бас. Онда ойық пайда болады.
2. Саусағыңды ал. Ойық жоғалмайды: ермексаз пішінін қайтарған жоқ.
3. Бұл — пластикалық деформация. Ермексаздың бөлшектері жылжыды да, кері «қайтпады».

Жауабы: ермексазда ойық қалады, өйткені оның деформациясы пластикалық: күш тоқтағаннан кейін пішін қалпына келмейді.

Жадынама

• Әсерлесетін екі дене де деформацияланады.
• Серпімді деген жұмсақ дегенді білдірмейді: болат қатты, бірақ серпімді.
• Бір материал серпімді де, пластикалық та деформациялана алады: бәрі күшке, уақытқа және температураға байланысты.
• Серпімді деформацияның бес түрі: созылу, сығылу, ығысу, бұралу, июу.

Шағын тест