ΠΡΩTΗ ΟΜΑΔΑ ΕΡΩΣΗΕΩΝ ( ΠΡΩΣΟ & ΔΕΤΣΕΡΟ ΕΞΑΜΗΝΟ ) 1. Ποιες είναι οι μηχανικές ιδιότητες των μετάλλων; Να δώσετε τον ορισμό της κάθε μηχανικής ιδιότητας. Οι μηχανικές ιδιότητες ενός μετάλλου, πειραματικά προσδιοριζόμενες, παρέχουν στοιχεία σχετικά με την αντοχή του σε διάφορες καταπονήσεις, όπως και με τη συμπεριφορά του σε μόνιμες αλλαγές στη μορφή του ( διαμορφώσεις ). Ψς βασικές μηχανικές ιδιότητες έχουμε τις εξής: α. Αντοχή στη θραύση, κατά την οποία ελέγχεται η αντοχή του μετάλλου στην επίδραση εξωτερικών παραγόντων που τείνουν να προκαλέσουν τη θραύση του ( σπάσιμο ), β. Ελαστικότητα, κατά την οποία τα μέταλλα κάτω από την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων παραμορφώνονται, άλλοτε μόνιμα και άλλοτε προσωρινά, γ. κληρότητα, όπου εννοούμε την αντίσταση που προβάλλει ένα μέταλλο όταν ένα άλλο σκληρότερο προσπαθεί να διεισδύσει μέσα σε αυτό, δ. Κόπωση, που είναι η ιδιότητα που παρουσιάζουν τα μέταλλα να αντέχουν σε μεταβλητά φορτία τα οποία μπορεί να είναι δυναμικά ή κρουστικά ή στατικά και ε. Ερπυσμός, που είναι η ιδιότητα των μετάλλων όταν σε αυτά ενεργούν φορτία με αποτέλεσμα να παραμορφώνονται και στη συνέχεια, με την αύξηση της θερμοκρασίας πάνω από ένα ορισμένο όριο, θα διαπιστώσουμε ότι χωρίς να αυξάνει το φορτίο, αυξάνει όσο περνά ο χρόνος η παραμόρφωση. 2. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του χαλκού και ποια τα κράματά του; Πλεονεκτήματα: α. Έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και συνεπώς είναι κατάλληλος για ηλεκτρικούς αγωγούς και άλλες κατασκευές της βιομηχανίας του ηλεκτρισμού, β. Έχει εξαίρετη πλαστικότητα και διαμορφώνεται εύκολα τόσο εν ψυχρώ όσο και εν θερμώ, γ. Έχει καλή αντοχή στη διάβρωση, δ. Παρουσιάζει καλή σχετικά μηχανική αντοχή και ε. Έχει καλή συγκολλητότητα και επιδέχεται επιμετάλλωση ( επινικέλωση ή επιχρωμίωση ). Σα κράματα του χαλκού που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι : α. Οι ορείχαλκοι, β. Οι μπρούντζοι και γ. Άλλα κράματα όπως το χαλκοαργίλιο και το χαλκονικέλιο. Επίσης, τα κράματα του χαλκού που διαμορφώνονται ονομάζονται μαλακτά, ενώ εκείνα που χυτεύονται λέγονται χυτευτικά. 3. Πώς διακρίνονται οι χάλυβες ανάλογα με τη χρήση τους; Οι χάλυβες χρησιμοποιούνται βιομηχανικά ως : α. Φάλυβες κατασκευών, δηλαδή για πάσης φύσεως μεταλλικές κατασκευές ( υπόστεγα, γέφυρες, δοχεία, λέβητες κτλ ), καθώς επίσης στην κατασκευή στοιχείων μηχανών ( άξονες, ατράκτους, ελατήρια, κοχλίες κτλ ), β. Φάλυβες εργαλείων, για την κατασκευή εργαλείων κοπής ( τρυπάνια, πριόνια, λίμες κτλ ) και εργαλεία διαμόρφωσης ( πχ καλούπια με μήτρα και επιβολέα ), και γ. Ειδικά χαλυβοκράματα, για την κάλυψη ειδικών απαιτήσεων τις οποίες αδυνατούν να καλύψουν οι συνηθισμένοι χάλυβες ( ανοξείδωτοι χάλυβες, πυρίμαχοι χάλυβες κτλ. Σους χάλυβες γενικά τους διακρίνουμε σε: α. Ανθρακούχους χάλυβες, οι οποίοι εκτός από τον άνθρακα, δεν έχουν καμία άλλη προσθήκη και β. Φαλυβοκράματα, που είναι κράματα σιδήρου άνθρακα με μία ή περισσότερες προσθήκες. 4. Ποιος είναι ο ρόλος των μονωτικών υλικών θερμότητας; Είναι υλικά που χρησιμοποιούμε για να εμποδίσουμε τη μετάδοση της θερμότητας π.χ. από μία μηχανή, έναν ατμολέβητα στο περιβάλλον ή από το περιβάλλον σε ένα ψυγείο συντήρησης τροφίμων. Οι καλές μονωτικές ιδιότητες ενός υλικού εξαρτώνται από τη χαμηλή θερμική αγωγιμότητά του και όσο πιο πορώδες είναι το υλικό αυτό τόσο το καλύτερο. Μερικά από τα πιο γνωστά μονωτικά υλικά είναι τα εξής: Ταλοβάμβακας, γυαλί, μαλλί, φελλός κτλ.
5. Να δώσετε τον ορισμό των θερμοπλαστικών θερμοσκληρυνόμενων και ελαστομερών υλικών. ύμφωνα με την εσωτερική τους δομή και τη συμπεριφορά τους στη θερμότητα τα πλαστικά διακρίνονται σε: α. Θερμοπλαστικά, τα οποία έχουν την ιδιότητα με θέρμανση να γίνονται μαλακά και εύπλαστα ( διαμόρφωση εν θερμώ ), ενώ όταν ψυχθούν να γίνονται πάλι σκληρά. Αυτή η ιδιότητά τους μπορεί να επαναληφθεί απεριόριστες φορές. Ακόμα, τα θερμοπλαστικά, μπορούν να συγκολληθούν μεταξύ τους. Σο πολυαιθυλένιο, το πολυπροπυλένιο και το πολυβινυλοχλωρίδιο ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία, β. Θερμοσκληρυνόμενα, τα οποία, με τη θέρμανση, μορφοποιούνται με άσκηση πίεσης ή και χωρίς πίεση. Μέχρι κάποια θερμοκρασία μπορούν να αποκτήσουν την επιθυμητή μορφή, ενώ με περαιτέρω θέρμανση αρχίζουν να σκληραίνουν. ταν όμως σκληρύνουν είναι αδύνατον πλέον με νέα θέρμανση να γίνουν πάλι μαλακά και εύπλαστα. Σα θερμοσκληρυνόμενα δε συγκολλούνται μεταξύ τους. Σα φαινοπλαστικά και τα αμινοπλαστικά ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία και γ. Ελαστομερή, τα οποία διατηρούνται με την αύξηση της θερμοκρασίας ελαστικά. Δε διαμορφώνονται εν θερμώ και δε συγκολλούνται. Διάφορα είδη καουτσούκ ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία. 6. Σι γνωρίζετε για τη σκλήρυνση ( βαφή ) των μετάλλων; Πώς επιτυγχάνεται; Να δώσετε τουλάχιστον δύο παραδείγματα μεταλλικών εξαρτημάτων που έχουν υποστεί βαφή. Η βαφή του χάλυβα είναι μια θερμική κατεργασία κατά την οποία ένας χάλυβας, αφού θερμανθεί σε υψηλή θερμοκρασία, κατόπιν ψύχεται απότομα έτσι το κράμα να αποκτήσει μεγάλη σκληρότητα. Η σκλήρυνση ( βαφή ) γίνεται σε νερό, ορυκτέλαιο, στον αέρα, σε υδρατμούς ή σε ατμόσφαιρα άλλων αερίων. Παραδείγματα μεταλλικών εξαρτημάτων που έχουν υποστεί βαφή είναι τα σφυριά, οι λάμες των πριονιών, οι λεπίδες των ψαλιδιών, οι σιαγόνες της μέγγενης, τα κλειδιά, οι ζουμπάδες, τα τρυπάνια, τα γλύφανα, λίμες, φιλιέρες και κολαούζα. 7. Σι γνωρίζετε για το χυτοσίδηρο; Να αναφέρετε τα χαρακτηριστικά του. Η κύρια πρώτη ύλη για την παρασκευή των σιδηρούχων κραμάτων ( χυτοσιδήρων και χαλύβων ) για βιομηχανική χρήση είναι ο πρωτογενής χυτοσίδηρος. Ο πρωτογενής χυτοσίδηρος είναι ακατάλληλος για οποιαδήποτε βιομηχανική χρήση. Ανατηκόμενος όμως σε ειδικές καμίνους ( όπως στην κάμινο χυτηρίου ) με την προσθήκη και συλλιπάσματος ( μάρμαρο ), αποκτά βελτιωμένες ιδιότητες. Έτσι, είναι δυνατή η απόχυσή του σε καλούπια ( τύπους ) και η παραγωγή χυτών κομματιών σε μεγάλη ποικιλία από μορφές και μεγέθη. Ο χυτοσίδηρος παρουσιάζεται ως λευκός χυτοσίδηρος ή ως φαιός ( ή τεφρός ) χυτοσίδηρος, ανάλογα με το χρωματισμό που παίρνει η επιφάνεια θραύσης του. Ο λευκός χυτοσίδηρος είναι σκληρός, εύθραυστος και δυσκατέργαστος και χρησιμοποιείται σε μεγάλες ποσότητες ως πρώτη ύλη για την παρασκευή του χάλυβα. Αντίθετα, ο φαιός χυτοσίδηρος είναι μαλακότερος και κατεργάσιμος και χρησιμοποιείται ευρύτατα στην παρασκευή σωλήνων νερού, χυτών για διακόσμηση και εδράνων ολίσθησης. 8. Σι είναι η δύναμη και ποια τα χαρακτηριστικά της; Η δύναμη είναι το αίτιο που προκαλεί τη μεταβολή της κινητικής κατάστασης των σωμάτων. Είναι μέγεθος διανυσματικό και έχει τα χαρακτηριστικά του διανύσματος, δηλαδή: α. Σο σημείο εφαρμογής που είναι το σημείο στο οποίο η δύναμη ενεργεί, β. Ση διεύθυνση που διέρχεται από το σημείο εφαρμογής της δύναμης και συμπίπτει με την ευθεία κατά την οποία τείνει να κινηθεί το σώμα, γ. Ση φορά που προσδιορίζει προς τα που τείνει να κινήσει η δύναμη, το σώμα στο οποίο ενεργεί και δ. Σο μέτρο που είναι η μονάδα μέτρησης της δύναμης.
9. Σι ονομάζουμε συνισταμένη δυνάμεων και τι συνιστώσες; Να καθοριστεί γραφικά. υνισταμένη ενός συστήματος δυνάμεων που ενεργούν σε ένα σώμα είναι η δύναμη που μπορεί να αντικαταστήσει το σύστημα του οποίου οι δυνάμεις που το αποτελούν ονομάζονται στην περίπτωση αυτή συνιστώσες. 10. Σι ονομάζουμε ροπή δύναμης; Με ποιες μονάδες εκφράζεται; Ονομάζουμε ροπή δύναμης F ως προς σημείο Α και τη συμβολίζουμε με Μ, το διάνυσμα που έχει διεύθυνση την κάθετο στο επίπεδο που ορίζεται από το φορέα της δύναμης F και το σημείο Α, με φορά που καθορίζεται από τον κανόνα του δεξιόστροφου κοχλία και μέτρο το γινόμενο του μέτρου της δύναμης F επί την απόσταση του σημείου Α από το φορέα της, δηλαδή: Μ = F α. Μονάδα μέτρησης της ροπής δύναμης είναι το N m. Επίσης, η ροπή είναι η αιτία περιστροφής των σωμάτων, η αιτία ακινητοποίησης στρεφόμενων σωμάτων και η αιτία στρεπτικής παραμόρφωσης των σωμάτων. 11. Σι ονομάζουμε μηχανικό έργο και τι μηχανική ισχύ; Με ποιες μονάδες εκφράζονται; Έργο σταθερής δύναμης F που μετακινεί το σημείο εφαρμογής της πάνω στη διεύθυνσή της, λέμε το γινόμενο της δύναμης αυτής επί την απόσταση που μετακινείται το σημείο εφαρμογής της και έχει μονάδα μέτρησης το J ( Joule ). Ισχύς μίας δύναμης F λέγεται το έργο που παράγεται η καταναλώνεται σε χρόνο ενός δευτερολέπτου και μετράται σε W ( Watt ). 12. Να περιγράψετε όλα τα είδη απλών καταπονήσεων μιας ράβδου και να δώσετε σκαριφήματα. α. Εφελκυσμός: Ένα σώμα καταπονείται σ εφελκυσμό όταν εφαρμόζονται σ αυτό δυο δυνάμεις ίσες και αντίθετης φοράς που ενεργούν πάνω στην ίδια ευθεία και οι οποίες προσπαθούν να το επιμηκύνουν ( αύξηση μήκους ). β. Θλίψη: Ένα σώμα καταπονείται σε θλίψη όταν εφαρμόζονται σ αυτό δυο δυνάμεις ίσες και αντίθετης φοράς που ενεργούν πάνω στην ίδια ευθεία και οι οποίες προσπαθούν να το επιβραχύνουν ( ελάττωση μήκους ).
γ. Κάμψη: ταν σε μια δοκό ενεργούν δυνάμεις κάθετα στον άξονά της και προκαλούν αλλαγή του σχήματος αυτής, τότε η δοκός αυτή καταπονείται σε κάμψη. δ. Σμήση: Ένα σώμα καταπονείται σε τμήση όταν οι δυνάμεις που εφαρμόζονται σ αυτό είναι κάθετες στον άξονα, είναι αντίρροπες και οι ευθείες ενέργειας αυτών είναι παράλληλες και πολύ κοντά η μια στην άλλην ( σχεδόν πάνω στην ίδια ευθεία ενέργειας ). ε. Διάτμηση: Ένα σώμα καταπονείται σε διάτμηση όταν οι δυνάμεις εφαρμόζονται όπως και στην τμήση, αλλά δε βρίσκονται σχεδόν πάνω στην ίδια ευθεία και έχουν μεταξύ τους κάποια απόσταση, προκαλώντας ολίσθηση των διαδοχικών διατομών όπως τα φύλλα ενός βιβλίου. στ. τρέψη: Μια δοκός καταπονείται σε στρέψη όταν ενεργούν σ αυτή δυο ροπές ίσες και αντίθετης φοράς, αλλά σε διαφορετικό επίπεδο. ζ. Λυγισμός: Μια δοκός καταπονείται σε λυγισμό όταν εφαρμόζονται σ αυτή δυνάμεις όπως η θλίψη, αλλά το μήκος της είναι πολύ μεγάλο σε σχέση με το μέγεθος της διατομής της.
13. Σα περιγράψετε τα είδη στηρίξεων των δοκών που υπάρχουν. α. Πάκτωση: Έχουμε όταν σε ένα τοίχο ανοιχτεί μια τρύπα και στερεωθεί με τσιμέντο μια δοκός. Κάθε πάκτωση εμφανίζει τρεις δεσμεύσεις, δηλαδή δεν επιτρέπει στροφή, μετακίνηση πάνω - κάτω και μετακίνηση δεξιά - αριστερά της δοκού, β. Άρθρωση: Έχουμε όταν καταργηθεί η παραπάνω πρώτη δέσμευση, δηλαδή όταν δεν επιτρέπεται καμία μετακίνηση της δοκού εκτός από τη στροφή της και γ. Κύλιση: Έχουμε όταν καταργηθεί μια ακόμη δεύτερη δέσμευση, δηλαδή όταν επιτρέπεται μια αξονική μετατόπιση της δοκού μαζί επίσης και με τη στροφή της. 14. ε μία μεταλλική δεξαμενή πετρελαίου, κατασκευασμένη από χαλυβδόφυλλο, ποιο πρέπει να είναι το πάχος ελάσματος αντίστοιχα για ύψος δεξαμενής: 1m 2m 2,5m; Σο ελάχιστο πάχος των ελασμάτων για μικρές δεξαμενές ορθογωνικής διατομής είναι: Όψος δεξαμενής h 1m, τότε πάχος ελάσματος s 2mm Όψος δεξαμενής 1m h 2m, τότε πάχος ελάσματος s 3mm Όψος δεξαμενής 2m h 2,5m, τότε πάχος ελάσματος s 4mm 15. Σι ονομάζουμε κέντρο βάρους ενός σώματος; Η συνισταμένη όλων των παράλληλων δυνάμεων που ασκούνται σε κάθε σημείο ενός σώματος, λόγω της βαρύτητας, λέγεται βάρος. Σο σημείο εφαρμογής αυτής της συνισταμένης ονομάζεται κέντρο βάρους. 16. Σι ονομάζουμε μέτρηση ενός αντικειμένου; Λέγοντας μέτρηση εννοούμε τη σύγκριση ενός μεγέθους προς ένα άλλο μέγεθος ομοειδές, το οποίο παίρνουμε ως μονάδα. Έτσι, για παράδειγμα, στη μέτρηση μήκους θεωρούμε ως μονάδα το μέτρο. 17. Σι ονομάζουμε σφάλμα μιας μέτρησης; Ποιες είναι οι αιτίες που προκαλούν σφάλμα σε μία μέτρηση; ( Να αναφέρετε τέσσερις αιτίες ) φάλμα ονομάζουμε τη διαφορά κάποιας μετρούμενης τιμής ενός φυσικού μεγέθους, όπως για παράδειγμα του μήκους. Ψς αιτίες σφαλμάτων κατά τις μετρήσεις μπορούμε να αναφέρουμε : το χειριστή του οργάνου, το περιβάλλον όπου γίνεται η μέτρηση ( θερμοκρασία, υγρασία, πίεση κ.α. ), το ίδιο το όργανο, τη μέθοδο μέτρησης και άλλες πηγές που δεν μπορούμε πάντα να τις προσδιορίσουμε επακριβώς. 18. Να αναφέρετε τα δύο συστήματα μονάδων μέτρησης που υπάρχουν και τις βασικές μονάδες τους. Ποια σχέση συνδέει τα δύο συστήματα; Σο μετρικό, που λέγεται και δεκαδικό και που βασίζεται στο μέτρο ( m ) και στις υποδιαιρέσεις ( dm, cm, mm ) και το αγγλοσαξονικό, που βασίζεται στη υάρδα ( Τ ) και στις υποδιαιρέσεις της ( ft, και in ). Μία υάρδα ισούται με 0,9144 του μέτρου, ένα πόδι ισούται με 0,3048 του μέτρου και μία ίντσα ισούται με 0,0254 του μέτρου. 19. Να αναφέρετε τα όργανα μέτρησης μηκών και τα όργανα μέτρησης γωνιών που υπάρχουν. Ψς όργανα μέτρησης μηκών χρησιμοποιούμε: α. Σις μετρητικές ταινίες, β. Σους μεταλλικούς κανόνες ( ή ρίγες ), γ. τα παχύμετρα και δ. Σα μικρόμετρα. σον αφορά τα όργανα μέτρησης γωνιών, έχουμε: α. Σα μοιρογνωμόνια ( με ή χωρίς βερνιέρο ), β. Σα πρότυπα γωνιακά πλακίδια, γ. Σις πρότυπες ελεγκτικές ορθές γωνίες και δ. Σις φαλτσογωνίες (σταθερές ή ρυθμιζόμενες ).