В соседней ветке по ходу обсуждения возник оффовый вопрос: OFF: Энергия отдачи равна энергии пули в идеальном случае или нет ? (с)

Почему при ковке плющится гвоздь, а не наковальня с молотком? Материалы всех трех могут быть одинаковыми.

Делаем предположения :-)

(63) Ну вот.
Повторюсь. Все дело в _относительных_ деформациях. Поскольку характерные размеры гвоздя значительно меньше тех же размеров молотка - внутренние напряжения в гвозде превысят предел упругости раньше. И после снятия усилия в гвозде останутся пластические деформации, а напряжения в молотке - нет.

(64) Я бы согласился, кабы не один ньюанс. Сказанное заведомо справедливо, если распределение деформаций и, соответственно, напряжений в молотке равномерное. А сие вызывает здоровые сомнения ;-)

(65) Не нужно сомневаться. Просто дайте свое объяснение.

(66) Пока не сформулировал. То есть мне понятно, что в конце-концов всё упрется в то, что абсолютные деформации в молотке будут меньше, но я пытаюсь это построже обосновать. Пока не получается.

+(67) А пока предлагаю подумать над следующим вопросом: будет ли наблюдаться сабжевый эффект если _сечения_ молотка и гвоздя будут одинаковыми?

(64) в местах точечного контакта шляпки и поверхностей молотка и наковальни местные напряжения напряжения будут превосходить предел пластичности - гвоздь немного войдет и в молоток и в наковальню. Далее произойдет локальное упрочнение + контакт перестанет быть точечным и напряжение в шляпке гвоздя станет больше предела пластичности, т.к. усилия одинаковы, а сечение гвоздя явно меньше и гвоздь начнет деформироваться. дальше он сдеформриуется до плоского состояния, ну а дальше надо думать - силы трения не позволят растечься гвоздю как жидкость и он, оставшись комочком опять превратит контакт в точечный и начнется дальшейшая деформация и молотка и наковальни.

(69) то все конечно при условии пренебрежения хрупкими ударными разрушениями. потому что это вообще темный лес

интересно, а ТС видел в живую наковальню и молоток после использования: и на наковальне, и на молотке есть деформации, только если брать общие их размеры, то этими деформациями можно пренебречь.

(67) Добавлю к (64)
При ударе кинетическая энергия будет переходить во внутренюю. Гвоздь и молоток будут нагреваться. У гвоздя, объем способный принять и перевести кинетическую энергию во внутренюю относительно молотка мал. Гвоздь нагреется быстро и повысит свою пластичность. У молотка теплоемкость (всей массы) намного больше. У енго пластичность будет незначительно увеличиваться.
Присоеденюсь и к (69).
По поводу вхождения гвоздя и в наковальню и в молоток.
На сопромате нам преподаватель задавал вопрос.
Есть две пластины с идеально ровной поверхностью. Пластины из стали (хоть из алмазов, не важно). Между ними кладется волос. Пластины под пресом сжимают.
Вопрос - куда денется волос?
Ответ - он войдет в эти пластины. Даже если один из двух материалов намного "мягче" другого, обоюдное вхождение имеется. Всегда.

(64) я с этим не спорил и не спорю, ты меня не понимаешь. Дело в неравномерном нагреве трех тел, одно из которых становится пластичней с ростом температуры.

(0) Гвозди делают из железа, инструменты из стали. Железо пластичное, сталь - нет.

(72) а теперь почитай (37)

(75) не успел :)
Все верно.
Я не понимаю, чего может быть не понятного. Вроде уже все на примерах объяснили.

(60) Если сказать просто - деформация вызывает нагрев.
Резиновые амортизаторы работают по такому принципу (и пружины). Молекулы резины трутся друг о друга и их энергия повышается (материал греется). Так же и гвоздь.

(74) Ипануться, сталь непластична, гвоздь из железа ....

(74) Что такое сталь?

(75) Есть один ньюанс. Нагрев имеет место быть тогда, когда есть пластичные деформации. При упругих деформациях (идеальных) нагрева не происходит. То есть ты ставишь с ног не голову причину и следствие :-)

(79) Предположу что вопрос к (76).
А где у нас идеальные упругие деформации?

(80) Совсем идеальных не бывает. Но не в этом суть. Вы говоритье, что гвоздь начнет плющиться после того, как нагреется. Я же утверждаю, что для того, чтобы он нагрелся, он должен начать плющиться :-)

Создадим новую тему: Почему при ударе молотком об палец возникает мат? =)

(81) Видимо я не так выразился. :)
В (69) описано почему он начинает сначала плющиться.

(78) По сути это железо с добавкой углерода. Углерод изменяет свойства материала.

Непременный компонент железных сплавов — углерод. Если углерода мало, не более 0,04%, то сплав сохраняет природные физические свойства железа — он мягкий, пластичный, легко изменяет форму под давлением. Он так и называется — железо или техническое железо. Чем больше углерода, тем металл делается более твердым и менее пластичным. Однако пока количество углерода не превышает 2%, сплав можно ковать, штамповать. Это с т а л ь. Из нее сделано большинство тех предметов, которые мы называем железными. А если углерода больше 2%, сплав называют чугуном. Он твердый и хрупкий. Его нельзя ковать: он ломается под ударами, а можно только отливать в форму. Хотя один из видов чугуна и называется «ковкий чугун», он практически ковке не подвергается. Зато обладает высокой, по сравнению с другими видами чугуна, пластичностью. Отливки из ковкого чугуна широко применяются в различных отраслях промышленности.

http://bibliotekar.ru/enc-Tehnika/87.htm

(0) А ты пробовал бить алюминиевым молотком по титановому гвоздю?

(85) в задаче испльзуется сферический гвоздь, сферическая наковальня и молоток - все из одинаковых материалов.
сходных результатов можно добится если на реальной наковальне попробовать ковать чтонить сопоставимо твердое - например ось от чегонить. Испортим ось, молоток, наковальню и руки отобьём.

(77) Из метеоритного железа!

(87) Тогда да, испортим.

(87) Если сферическим молотком ударить по сферическому гвоздю то с большой вероятностью сферический гвоздь вылетит из под молотка и попадет кузнецу по его сферическим частям тела!

Теперь правильный ответ.
При соударении происходит распределение энергии пропорционально массам гвоздя, молота и наковальни.
1.Молот, имеет массу, значительно превышающую массу гвоздя.
2.Наковальня имеет массу, значительно превышающую массу молота.
Эти два условия обеспечивают работу системы.
Поднятый молот, обладающий кинетической энергией начинают разгонять вниз, добавляя ему ещё потенциальной энергии усилием толкателя до соударения гвоздя, молота и наковальни.
Молот и наковальня начинают обмениваться энергией через гвоздь. Передача кинетической энергии не происходит на 100 процентов и часть энергии, проходящей от молота к наковальне через гвоздь превращается в энергию пластической деформации и тепловую энергию.
При каждом ударе по гвоздю плотность энергии передаваемой от молота к наковальне очень высока, а плотность энергии на поверхности наковальни или молота ниже, поскольку гвоздь имеет значительно меньшую массу и объем.

(91) Сразу видно добротное гуманитарное образование! :-)

(37) Не правильно, распределение энергий пропорционально массе. По твоему гвоздь не обязательно помещать между наковальней и молотом. Достаточно просто обеспечить их контакт, например, приварить гвоздь к молоту или наковальне сбоку. Но при этом гвоздь не деформируется и не разогреется. Разогревает и деформирует именно процесс передачи энергии от массивного молота к огромной (как можно больше) наковальне. И чем крупнее наковальня (а не молот!) тем лучше штамповка ибо большая наковальня "высасывает" из молота энергию пропорционально своей массе. А с маленькой наковальне молот нагреется и молоту песец.

(92) Херня.

Короче идеальный вариант: масса гвоздя много меньше массы молота, а масса молота много меньше массы наковальни. Так что ли?

Читаем книги по ковке и штамповке.

(95) Да. Ещё как.

Наковальню обязательно охеренно большую. И молот будет служить вечно, почти.

(79) Все стоит на месте, я просто не рассматриваю механизм рассеивания кинетической энергии в тепловую, в данном случае это не важно. Так же как я не рассматриваю изменения электронных состояний при деформациях, квантовые процессы и пр.

Станки именно так устроены.

иными словами простое увеличение массы молота, без увеличения масс наковальни малоэффективно, и даже вредно?

+99 Сам по себе нагрев меняет пластичность, источник тепловой энергии не важен, внутренние ли деформации или внешний нагрев.

Только под станинами станков ещё идет фундамент с к = 12-25 от грузоподъемности станка....

(102) Одинаковый материал у молота и гвоздя, но разная масса. Если взять станину в половину массы молота молот разлгреется и износится быстро плюс будет очень фигово деформировать гвоздь. Ибо ьольшинство энергии будет оставаться в молоте.

(101) см 104

все не читал,но думаю,что метал из которого все сделано имеет следующиие свойства
1. Пластичновсть
2. Не сжимаемость

соответвенно
при ударе гводзь начинает расплющиваться, т.к. он тонкий и пластичный

А молоток и наковальня обычно массивные, соответвенно удар работает у них на сжатие, а они правтически не сжимаемые.

Не заморачивайтесь на железо, возьмите камни на улице и поэкспериментируйте. Любой материал.
Просто камни не деформируются, а сломаются.
Берем три камня: огромный как овчарка, просто большой с дыню и с орех размером. И пробуем...

Ещё берем три камня: огромный как полдыни, просто большой с дыню и с орех размером. И пробуем...

Думаем.

(99) Понимаешь, пока не будет пластичных деформаций, никакого рассеивания кинетической энергии в тепловую не будет -- молоток будет отскакивать назад с той-же скоростью, с какой опнулся.

(108) нагрей гвоздь в печи, молоток будет отскакивать?

(106) Несжимаемости нет, есть холодный наклеп немного со временем.
Хотя некоторые стали, такие как сталь Гадфильда значительно упрочняются от ударов.
...
Скорость обмена энергией в телах (наковальня, гвоздь, молот) значительно превышает скорость их пластической деформации. Механическая система гораздо медленнее термодинамических обменов. Энергия проходит насквозь и распределяется по всему телу значительно быстрее. Молот-наковальня не успевают расплющиться.
Даже гвоздь не успевает сразу расплющиться. Но плотность потока энергии через гвоздь в разы больше плотности этого потока через молот и наковальню. Потому гвоздь греется сильно. И уже потом происходит деформация. Но к этому моменту температура молота, наковальни и гвоздя разные и пластические свойства разные.

(110) Сильно ...

+(110) Это как электро плитка. Течет ток и из-за неидеальности системы (сопротивление) энергия тока делится обратно пропорционально сопротивлению. Вся система греется, только спираль греется очень, а подводящие провода - слегка.

(33),(35)
Это сервисные тонкости. Как и в случае с компенсаторами в оружии в прошлой ветке. Суть не том - в условии одинаковый материал.

см. (18). В этом варианте проще расплющить молоток, а не гвоздь. Даже фокус такой есть в цирке: на мужика ложат наковальню и куячат по ней кувалдой. Мужик, возможно, испытывает некий дискомфорт, но явно меньший, нежели если бы били его кувалдой напрямую, без прокладки в виде кувалды.

И суть, опять же, не впластичности - просто плющение более показательное. Я разбивал подшипники на куски без видимых повреждений на кувалде и наковальне.

(0) Гвоздь плющится потому что он тоньше и его прочность меньше чем у молотка.

(110)только соотношение масс играет роль?
(114)что ты понимаешь под прочностью?

(0)А че не в юмор? :)

(115) Крепкость! ))) Внутринние силы держат форму, в гвозде их мало потому что его сечение маленькое.

сила действия равна силе противодействия.

но почему то, любой сделает очевидный выбор между ударить кулаком или получить кулаком.

(110) под столом....
а почему эфир не упомянут?

(0) твёрдость?

(120) Да. Твердость. И что?

"Материалы всех трех могут быть одинаковыми." не досмотрел. Масса и форма тел имеют значение.

(122) Примите для упрощения классическую форму гвоздя и молотка. Молотки в виде ИСЗ к рассмотрению не принимаются. Также и гвозди в виде доспехов средневекового воина.

(123) я именно такой их вид и предполагал. ещё замечания будут?

бОльшие объёмы вещества более инертны.

(124) Начальные условия оговорены. Можете развивать свою мысль.

(0) Из за углерода вообщета.

+(127) больше углерода в железе, больше твердость, больше хрупкость.
Меньше углерода в железе, меньше твердость, больше пластичность.

я подозревал, что одинэсники тупые, но вот чтобы на столько...

(125) Вот это ужеинтересно.
Теперь представьте, что молоток (обладающий всеми признаками более инертного тела) попадает по гвоздю не плоской частью, а гранью. Для наглядности - сырое (незакаленное) зубило. Зубило "садится" больше, чем гвоздь. Почему бы?

(128) Для особо "заостренных" одноэсников материал принят одинаковым. Всмысле если углерода меньше в материале гвоздя, то его меньше и в материале молотка.

(125) а ещё можно принять во внимание не единичность циклов обработки, в которых могут деформации поддаются различные участки рабочих поверхностей

(131) *в которых деформации поддаются

не читал всю тему, но при одинаковом материале сильней будет модифицироваться будет тело, у которого форма способствует этому. При взаимодействии сплошной среде нужно куда-то устремиться, и более массивное тело дает меньшие для этого возможности - соот-но деформации чуть меньше. Попробуй лупануть молотком по полушару из того же материала...

(131) Ну это таки да. Наклеп на молотке может быть, а на гвозде может не быть. Но. Ваша версия событий в (129)?

Поразительно. Ответ в (1), но несмотря на это в ветке еще сотня с лишним постов :))

(133) Лежащий на наковальне гвоздь можно рассматривать как цилиндр. Что недалеко от "полушара". И что?

(135) Они типо говорят, что еще и температура одинаковая.

(133) Вот правильно. Я согласен.

(135) В ветке обсождается нераскаленный гвоздь. В отличии от (1).

(137), (138) LOL
А верно ли тогда исходное предположение, что плющится гвоздь?
И почему сравнивается маленький гвоздь и большой молот, а не скажем молот и еще один молот.
Попробуйте расплющить молот другим молотом :))

(136) Далеко, весьма далеко... Кроме того, гвоздь заполняет собой пустоты вокруг себя. В бьющей поверхности уже всё заполнено.

(139) Для молотов одинаковой формы и массы и деформации будут одинаковыми. Так и фишка вопроса в том, почему плющится гвоздь, а не более массивный молоток. Хотя материал один, силы действуют одни, время приложения одно, пятно контакта одно.

(139)жизненный опыт дает факт, что плющится таки гвоздь.
а сравнивать можно что угодно с чем угодно, но лучше в отдельных ветках. Почитай ветку - есть ещё интересные мысли - см. (18).

(140)Вокруг бойка полнО пустоты...

подолью...
возьмем два двухпудовых стальных куска. Один - лист толщиной 3 мм, другой - куб.
Первый я смогу руками и кувалдочкой прибить строительным дюбелем к деревянной стенке. Во втором - даже пистолетом не загоню дюбель в металл...

(141) Может потому что гвоздь сжат с одной стороны наковальней, а с другой молотом?

(143)см. (18). Гвоздь можно положить под наковалью. Устанешь плющить через наковальню.

(141) Еще раз, потому что форма благоприятствует. Не верите - возьмите такие из одного материала молоток и гвоздь и полупите гвоздь четко ребром молотка. Обнаружите деформации весьма существенные. может даже больше, чем у гвоздя.

(142) Чушь насчет пустоты вокруг бойка. Напряжения распространяются по материалу оч. быстро, на расстоянии 1-2 сечений гвоздя ими можно пренебречь уже.

(145)не понял. Очень быстро или очень недалеко?

(142) К вашей заморочке добавлю свою.
Имеем два прута одного материала. Один гладкий диаметром (для примера) десять единиц. Второй диаметром четырнадцать. Но с проточкой глубиной две единицы. Таким образом площадь наименьшего сечения у прутьев одна.
Почему при приложении знакопеременных циклических нагрузок раньше разрушится более толстый пруток?

(144) Наковальня гасит силу удара.

(146) можно сказать и так и так, смысл не изменится.

(147)проточка - жто канавка? края у дна канавки - концентраторы напряжений.
А вообще. нагрузки  на изгиб? гнем паралельно пропилу или поперек?

(148)за счет чего?

(149)скорость и растояние, имхо, смысл имеют разный. Ну пусть боёк обтекает гвоздь на расстояни 0,25 сечения от гвоздя...

(150) Даже если канавка круглая. И нет острых краев. Можем гнуть, можем закручивать. Результат не изменится.

(151) Правда в случае с канавкой круглого профиля пруток выдержит дольше.

(133) Вооооот ...

Ребята. Вам на второй курс техникума надо, или института, я помню еще в 1968 году на лекциях по материаловедению мы ставили ВНИМАНИЕ СТАТИЧЕСКИЕ ОПЫТЫ (под прессом, без всяких квадратов скорости) так вот гвоздь из стали 45 продавливал канавку в наковальне и "молотке" из Ст2
Все ваши мудрствования знает любой колхозный кузнец, он никогда не сделает молоток из стали 2 он найдет кусок арматуры (рифленной сталь45) и сделает из нее молоток(закалит его поверхность, оставив вязкой внутренность) который будет плющить все что менее прочное чем он.

(142) первый ты рвешь. под острием дюбеля метал сразу прогибается затем расступается. в случае с кубом ему некуда прогнуться а затем расступиться.
(147) Рисовать много надо. А коротко внутренняя сторона более толстого прута сильней рвет наружную, и пофиг одинаковое наименьшее сечение, я быстрей ( за наименьшее количество раз сломаю проволоку 3 мм чем 1 мм)

(117) я чувствую нарушение в силе. Молот - джедай?

(156) нет, просто у молота больше материи.

(157) Ну и что. У земли ещё больше. Но она нас не расплющивает.

(147) концентраторы напряжений.

(151) про "закручивать" - ты имхо зря сказал.....

(141) все одно, все одинаковое, кроме одного: быстрее нагревается именно самый маленький элемент системы, поэтому он быстрее становится более пластичным. Ессно при условии неупругих ударов

(147) Я так понимаю что тут речь идет уже об изгибающем моменте и тогда в дело вступает момент инерции, который зависит от формы сечения прутка

(160) хотя, беру назад.
в принципе физика то одинаковая....