close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Кафедра медицинской и биологической физики
КрасГМУ
Тема:
Физические основы работы механического
стоматологического инструмента.
лекция №2
Для студентов 1 курса, обучающихся по специальности
Стоматология
Автор лекции: доцент к.ф.-м.н. Ремизов И.А.
Красноярск, 2014
Цель лекции
Изложить основные понятия механики
работы стоматологического
инструмента
План
• Актуальность темы.
• Кинематические уравнения движений
• Уравнение динамики вращательного
движения твердого тела
• Центрифугирование
• Силы трения
• Заключение
Физические основы работы
бормашина (механика)
Справка “Здоровья”
• Чем выше мощность установки, тем
лучше: меньше вибрация, меньше боли,
качественней работа. Идеал, если бор
вращается со скоростью 300 тысяч
оборотов в минуту. В обычной
поликлинике такая установка уже не
редкость.
Справка “Здоровья”
Но можно встретить портативную
“прялку”, собираемую, очевидно, из
деталей швейной машинки. Она с
трудом выдавливает из себя 10 тысяч
оборотов, и врач часто вынужден
подпирать зуб пальцем, чтобы
уменьшить вибрацию.
Бормашина комбинированная
навесная с 4 инструментами
Кинематика точки
Скорость
модуль мгновенной
скорости равен первой производной
пути по времени:


Δr ds
v  lim

Δt0 Δt
dt
Тангенциальная и нормальная
составляющие ускорения
Криволинейное движение

 dv  
a   aτ  an
dt
Вращение. Угловая скорость 
Угловая скорость равна производной угла

по времени.
 d
ω
dt
где d - вектор,
направленный вдоль оси,
связанный с вращением
правилом правого винта
Кинематические уравнения  d

dt
движений
путь
Поступательное Вращательное
Равномерное
φ = φ0 +ω t
s = s0+ t
скорость
 =const
ускорение
a =0
путь
скорость
ускорение
ω = const
=0
Равнопеременное
at 2
s  0t 
2
 =  ο+a t
a =const
  0t 
ω = ωο+ε t
 =const
 t2
2
Вращательное движение тела
движение, при котором одна прямая
связанная с телом, не перемещается
параллельно самой себе.
Эта прямая называется осью вращения.
Момент инерции J
относительно данной оси
– это физическая величина, равная сумме
произведений масс n материальных
точек системы на квадраты их
расстояний до рассматриваемой оси:
n
J   mi ri
i 1
2
Моменты инерции некоторых тел
Тело
Положение оси
вращения
Тонкостенная Ось симметрии
трубка
Сплошной
Ось симметрии
цилиндр
Прямой тонкий Ось перпендикулярна
стержень
стержню и проходит
через середину
Шар
Ось проходит через
центр шара
Момент
инерции
J  mR
2
1
J  mR 2
2
1 2
J  ml
12
2
J  mR 2
5
Теорема Штейнера
J= JC +
2
ma
Кинетическая энергия
вращения
Т.к. для каждой точки вращающегося
твердого тела i=ri, то
mi ω r
ω
T 

2
2
i 1
n
2 2
i
2
Jω
mi ri 

2
i 1
2
n
2
Уравнение динамики
вращательного
движения твердого тела
d
MZ  JZ
 J Z
dt
Уравнение динамики вращательного
движения через момент импульса
dLZ
d
 JZ
 MZ
dt
dt
Закон сохранения момента
импульса
В замкнутой системе момент внешних
сил М = 0, а значит и L = const.
Закон сохранения момента
импульса
Аналогия вращательного и
поступательного движений
Поступательное
масса m
скорость =dr/dt
ускорение a=d/dt
сила F
импульс p=m 
уравнение динамики
F= m a
работа dA= F dr
m 2
кинетическая энергия
2
Вращательное
момент инерции J
угловая скорость =d /dt
угловое ускорение =d/dt
момент силы M
момент импульса L=J 
уравнение динамики
M= J 
dA= M d
J2
2
Центростремительная сила
при центрифугировании
FЦ =m a =m 2 R
2
 2π N 
FЦ  m 
 R
 t 
Силы трения
В результате их действия механическая
энергия превращается в энергию
теплового движения частиц.
Внешнее и внутреннее трение
Различают внешнее (сухое) и
внутреннее (жидкое или вязкое) трение.
Внешнее трение
обусловлено шероховатостью
соприкасающихся поверхностей, а в
случае очень гладких поверхностей —
силами межмолекулярного притяжения.
Трение скольжения
сила трения скольжения Fтp пропорциональна
силе N нормального давления, с которой одно
тело действует на другое:
Fтр=f N
где f - коэффициент трения скольжения,
зависящий от свойств соприкасающихся
поверхностей.
Коэффициент трения
скольжения
Материал
Коэффициент трения f
Сталь по стали
0,12 — 0,17
Железо по чугуну
0,18
Металл по дереву
0,4—0,6
Сталь по льду
0,027
Трение качения
Сила трения качения обратно
пропорциональна радиусу r катящегося
тела.
Fтр=fк N /r
где fк — коэффициент трения качения,
имеющий размерность [fk] = L, r - радиус
катящегося тела.
Коэффициент трения качения
Материал
Дерево по дереву
Мягкая сталь по
мягкой стали
Закаленная сталь по
стали
Резиновая шина по
твердому грунту
Железный обод по
асфальту
Коэффициент трения
качения fк (в см)
0,05 — 0,06
0,03—0,04
0,001
0,4
0,1
Заключение
Т.о. нами рассмотрены физические основы
работы механического стоматологического
инструмента, основные понятия
кинематики и динамики движения
твердого тела, силы трения скольжения и
качения.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Обязательная:
• Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник. -М.: Дрофа, 2007.Дополнительная:
• Федорова В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами
реабилитологии: учебное пособие. -М.: Физматлит, 2005.• Антонов В.Ф. Физика и биофизика. Курс лекций: учебное пособие.-М.: ГЭОТАР-Медиа,
2006.• Богомолов В.М. Общая физиотерапия: учебник. -М.: Медицина, 2003.• Самойлов В.О. Медицинская биофизика: учебник. -СПб.: Спецлит, 2004.• Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике для самост.
работы студентов /сост. О.Д. Барцева и др. -Красноярск: Литера-принт, 2009.• Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие для самост. работы
студентов / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМА, 2007.• Физика. Физические методы исследования в биологии и медицине: метод. указания к
внеаудит. работе студентов по спец. – педиатрия / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск:
тип.КрасГМУ, 2009.Электронные ресурсы:
• ЭБС КрасГМУ
• Ресурсы интернет
• Электронная медицинская библиотека. Т.4. Физика и биофизика.- М.: Русский врач, 2004.
Благодарю за внимание !
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа