Програма практичних занять по курсу 1 страница

ЗАТВЕРДЖЕНО

Вченою Радою

будівельно-технологічного

інституту

Протокол № 7 від 25.02.2010р

Методичні вказівки розглянути та рекомендовані до друкування на засіданні кафедри “Процеси і апарати в технології будівельних матеріалів”, протокол № 7 від 25.02.2010 р.

Укладачі: к.т.н., доцент Гара О.А.

к.т.н., асистент Мартинов Є.В.

Рецензенти: Приват-професор кафедри виробництва будівельних виробів і

конструкцій Одеської державної академії будівництва та

архітектури, к.т.н. Заволока М.В.

Директор підприємства «Профбудкомплект» ФПСУ

Сарахан О.І.

Програмою курсу „Метрологія і стандартизація” передбачено вивчення базових положень державної системи стандартизації, методів забезпечення якості продукції; науково-методичних основ стандартизації; методів вимірювання і засобів контролю сучасних виробів для будівництва; системи управління якістю продукції.

Практичні заняття та виконання розрахунково-графічної роботи по курсу спрямовані на закріплення теоретичного матеріалу з вказаних питань, а також вивчення основних методів і технічних засобів вимірів в галузі будівництва, категорій і видів нормативних документів, видів контролю, методів випробування матеріалів без руйнування, методів випробування залізобетонних виробів, прискорених випробувань, методів контролю при виробництві будівельно-монтажних робіт.

Відповідальний за випуск д.т.н., професор Шинкевич О.С.

ВСТУП

Генеральний план подальшого економічного зростання України передбачає спрямоване сприяння розвитку промисловості та підприємництва, підвищення якості та конкурентоспроможності вітчизняної продукції.

Здійснено серйозні кроки в реалізації Програми інтеграції України до Європейського Союзу, реалізований план дій щодо вступу у Світову організацію торгівлі (СОТ). Це вимагає підвищення рівня участі України у міждержавній стандартизації, суттєвим удосконаленням нашої метрологічної діяльності з опрацюванням економічно обгрунтованої концепції і програми подальшої її гармонізації з європейськими та міжнародними метрологічними нормами та правилами.

Одним з більш активних шляхів підвищення якості будівельної продукції є її сертифікація державними акредитованими органами по діючим нормам та правилам. Для застереження навколишнього середовища від шкідливого впливу, якій може нанести діяльність людини, необхідно більше уваги приділяти екологічній сертифікації будівельної продукції та виконанню робіт. Контроль якості будівельного виробництва базується на виконанні вимог державних стандартів.

Найбільш загальні способи і підходи забезпечення сприятливої для споживача якості продукції знайшли відображення у стандартах серії ISO-9000, які були визнані в Україні і введені як державні стандарти – серії ДСТУ ISO 9000, ISO 10000 та ін.

Будівельний комплекс України – одна з найбільш капіталомістких і трудомістких галузей народного господарства, сфери діяльності якої включають виконання будівельно-монтажних робіт і виготовлення продукції – будівельних конструкцій, виробів і матеріалів, що умовно можливо назвати продукцією будівельного призначення.

Рекомендована розділом 5 ДСТУ ISO 9004-95 „конфігурація...”, тобто функціональні і фізичні характеристики продукції, що викладені у технічній документації та досягнуті у продукції, так звана „петля якості”, з відображенням усіх стадій життєвого циклу продукції у більшому ступені прийнята до процесу виробництва будівельних конструкцій, виробів і матеріалів та може бути використана як „система якості” без особливих переробок.

Щодо процесів інженерних вишукувань, проектуванню і виконанню будівельно-монтажних робіт, то тут виникає потреба у виробленні методичних підходів до структури „петлі якості”, що відрізняється від процесів виробництва продукції. Специфічні умови будівельного комплексу потребують адаптування окремих вимог стандартів серії ISO для поширення їх дії на продукцію будівельного призначення.

На підприємствах та організації будівельного комплексу чекає важлива робота із створення систем якості, яка потребує багато часу і творчих зусиль. Тому в підготовці сучасного спеціаліста за професійним напрямом „Будівництво” важливе місце займає комплекс питань з якості будівельних матеріалів та конструкцій. Їх вирішення залежить від рівня підготовки спеціалістів по основам стандартизації, метрології та взаємозамінності будівельної продукції. Пробудження творчого інженерного мислення у студентів повинно бути в основі методики учбового процесу, важливою стороною якого є самостійна робота з літературними джерелами, довідними матеріалами та стандартами.

Грамотність майбутнього спеціаліста-будівельника в питаннях стандартизації та метрології – обов’язкова умова забезпечення високої якості будівельного виробництва.

Справжній методичний посібник призначений для проведення практичних занять та виконання розрахунково-графічної роботи за курсом " Метрологія й стандартизація" для студентів денної та заочної форм навчання, що навчаються за освітньо-професійною програмою підготовки бакалаврів за напрямом «Будівництво».

ЗМІСТ ПРОГРАМИ КУРСУ „Метрологія і стандартизація”

ПРОГРАМА ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ПО КУРСУ

«Метрологія і стандартизація»

Заняття 1

МІЖНАРОДНА CІСТЕМА ОДИНИЦЬ СІ

Міжнародна система одиниць має ряд достоїнств у порівнянні з іншими системами (СГС, МКГСС та ін.):

1) універсальність - охват нею всіх галузей науки і техніки;

2) уніфікація одиниць для всіх видів вимірювань; так замість ряду одиниць тиску (атмосфера, мм. рт. стовпа, мм. повітр. стовпа, бар, п’еза та ін.) у СІ застосовується одиниця тиску - Паскаль;

3) застосування зручних - для практики основних і більшості похідних одиниць (площа - квадратний метр, обсяг - кубічний метр, напруги - вольтів, електричного опору - Ом і ін.);

4) когерентність (з’вязність, узгодженість) системи; коефіцієнти пропорційності у фізичних рівняннях, що визначають одиниці виробничих величин, дорівнюють безрозмірній одиниці;

5) чітке розмежування в СІ одиниці маси (кілограм) і сили (Ньютон);

6) спрощення запису рівнянь і формул, відсутність у них перевідних коефіцієнтів, що з'являються у зв'язку з тим, що величини, що входять у ці формули, давалися в різних системах одиниць;

7) краще взаєморозуміння при подальшому розвитку науково-технічних і економічних зв'язків між різними країнами.

Основні одиниці CІ

Таблиця 1.1.

Метр - довжина, рівна 1650763, 76 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, відповідного до переходу між рівнями 2р₁₀ і 5d₅ атома криптону-86.

Кілограм - одиниця маси, рівна масі міжнародного прототипу кілограма.

Секунда - 9192631770 періодів випромінювання, відповідного до переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.

Ампер - сила немінливого струму, який, проходячи по двом паралельним прямолінійним провідникам нескінченної довжини й мізерно малого кругового перетину, розташованим на відстані 1 м один від іншого у вакуумі, створив би між цими провідниками силу, рівну 2·10^-7 H на кожний метр довжини.

Кельвін - одиниця термодинамічної температури - 1/273, 16 частину термодинамічної температури потрійної крапки води.

Кандела - сила світла, що випускається із площі 1/600000 м² перетину повного випромінювача в перпендикулярному до цього перерізу напрямкові при температурі випромінювача, рівній температурі затвердіння платини при тиску 101325 Па.

Моль - кількість речовини, що містить стільки ж молекул (атомів, часток), скільки атомів утримується в нукліді вуглецю-12 масою 0, 012 кг.

Додаткові одиниці СІ

Таблиця 1.2.

Радіан - кут між двома радіусами окружності, дуга між якими по довжині дорівнює радіусу. У градуснім обчисленні радіан рівний 57°1744`8``.

Стерадіан - тілесний кут, вершина якого розташована в центрі сфери і який вирізає на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата зі стороною, по довжині рівній радіусу сфери.

Тілесному куту 1 cp відповідає плоский кут, рівний 65°32`, куту π cp - плоский кут 120°, куту 2 π cp - плоский кут 180°.

Додаткові одиниці СІ використані для утворення одиниць кутової швидкості, кутового прискорення й інших величин.

Заняття 2

Похідні одиниці СІ

2.1. Похідні одиниці СІ для механічних величин

Похідні одиниці Міжнародної системи утворюються на підставі законів, що встановлюють зв'язок між фізичними величинами, або на підставі визначень фізичних величин.

Відповідні похідні одиниці СІ виводяться з рівняння зв'язку між величинами (визначальне рівняння), що виражає даний фізичний закон або визначення, якщо інші величини виражаються в одиницях CІ.

Площа. Визначальне рівняння (для прямокутника або квадрата):

. (2.1)

При довжині l і ширині b, виражених у метрах, площа S виражається у квадратних метрах (скорочене позначення м²).

Одиниця площі СІ - квадратний метр - площа квадрата з довжиною сторони, рівної 1 м.

Обсяг. Визначальне рівняння (для прямокутного паралелепіпеда або куба):

. (2.2)

Якщо l, b та h довжина, ширина й висота виражені в метрах, обсяг V виражається в кубічних метрах (скорочене позначення м³).

Одиниці об'єму СІ - кубічний метр - об'єм куба, довжина ребер якого рівна 1 м.

Частота. Визначальне рівняння (для коливань із періодом Т):

.(2.3)

Якщо T - час завершення одного циклу або повного коливання виражене в секундах, то f - частота коливань виражається в герцах (скорочене позначення Гц).

Одиниця частоти СІ - герц - частота періодичного процесу, при якім за час 1 c відбувається один цикл періодичного процесу.

Швидкість (лінійна). Визначальне рівняння (для рівномірного руху):

(2.4)

При довжині пройденого шляху l, вираженого в метрах, і часу t, за яке пройдений цей шлях, вираженого в секундах, швидкість виражається в метрах у секунду (скорочене позначення м/с).

Одиниця швидкості СІ - метр у секунду - швидкість точки, що прямолінійно й рівномірно рухається, при якій вона за час 1 с переміщається на відстань 1 м.

Прискорення. Визначальне рівняння (для прямолінійного рівномірного руху):

(2.5)

Якщо швидкість v виражена в метрах у секунду й час t - у секундах, прискорення а виражається в метрах у секунду у квадраті (скорочене позначення м/с²).

Одиниця прискорення СІ - метр на секунду у квадраті - прискорення прямолінійне й рівноприскореної крапки, що рухається, при якім за час 1 с її швидкість збільшується на 1 м/с.

Кутова швидкість. Визначальне рівняння (для рівномірного обертового руху):

(2.6)

При вираженні - кута, описаного при обертанні, у радіанах, часі t - у секундах кутова швидкість виражається в радіанах у секунду (скорочене позначення рад/с).

Одиниця кутової швидкості - радіан у секунду - кутова швидкість такого рівномірного обертового руху, при якім протягом 1 с описується кут, рівний 1 рад.

Кутове прискорення. Визначальне рівняння (для рівнозмінного обертового руху):

(2.7)

Якщо кутову швидкість ε виражати в радіанах у секунду, а час t у секундах, кутове прискорення ε виразиться в радіанах на секунду у квадраті (скорочене позначення рад/с²).

Одиниця кутового прискорення СІ - радіан на секунду у квадраті - кутове прискорення рівноприскореного обертового руху, при якім за час 1 c кутова швидкість змінюється на 1 рад/с.

Густина. Визначальне рівняння:

(2.8)

При вираженні маси m у кілограмах і обсягу V у кубічних метрах густина ρ виражається в кілограмах на кубічний метр (скорочене позначення кг/м³).

Одиниця щільності СІ - кілограм на кубічний метр - густина однорідного тіла, що має в обсязі 1 м³ масу 1 кг.

Під об'ємною масою розуміють середню густину неоднорідного тіла. Виміряється об'ємна маса в тих же одиницях, що й густина.

Питомий обсяг. Визначальне рівняння:

(2.9)

При щільності у кілограмах на кубічний метр, обсязі V у кубічних метрах і масі m у кілограмах питомий обсяг виражається в кубічних метрах на кілограм (скорочене позначення м³/кг).

Одиниця питомого обсягу СІ - кубічний метр на кілограм - питомий обсяг однорідного тіла, при масі 1 кг обсяг, що займає, 1 м³.

Кількість руху. Визначальне рівняння (для тіла, що рухається з постійною швидкістю):

(2.10)

Якщо маса тіла m виражена в кілограмах, швидкість v - у метрах у секунду, кількість руху р виразиться в кілограм-метрах у секунду (скорочене позначення кг•м/с).

Одиниця кількості руху СІ - кілограм-метр у секунду - кількість руху тіла масою 1 кг, що рухається поступально зі швидкістю 1 м/с.

Момент кількості руху. Визначальне рівняння (для матеріальної точки щодо центру обертання):

. (2.11)

Якщо кількість руху р дане в кілограм-метрах у секунду, а плече r матеріальної точки щодо центру обертання - у метрах, момент кількості руху L виражається в кілограм-метрах у квадраті в секунду (скорочене позначення кг·м² /с).

Одиниця моменту кількості руху CІ - кілограм-метр у квадраті в секунду - момент кількості руху матеріальної точки, що рухається по окружності радіусом 1 м, що й має кількість руху 1 кг·м²/с.

Момент інерції (динамічний). Визначальне рівняння:

. (2.12)

При вимірі маси m у кілограмах, радіуса інерції тіла щодо осі r у метрах момент інерції J виражається в кілограм-метрах у квадраті (скорочене позначення кг·м²).

Одиниця моменту інерції СІ - кілограм-метр у квадраті - момент інерції матеріальної точки масою 1 кг, що перебуває на відстані 1 м від осі обертання.

Сила. Визначальне рівняння:

. (2.13)

При вимірі маси m у кілограмах, прискорення а в метрах на секунду у квадраті сила виражається в ньютонах (скорочене позначення Н).

Одиниця сили СІ - ньютон - сила, що повідомляє тілу масою 1 кг прискорення 1 м/с² у напрямку дії сили.

Рівняння для сили ваги Р:

(2.14)

де g - прискорення вільного падіння.

Питома вага. Визначальне рівняння:

(2.15)

При вираженні ваги тіла P у ньютонах, об'єму V у кубічних метрах питома вага в буде виражена у ньютонах на кубічний метр (скорочене позначення Н/м³).

Одиниця питомої ваги CІ - ньютон на кубічний метр - питома вага однорідного тіла, вага якого при обсязі 1 м³ дорівнює 1 Н.

Момент сили. Визначальне рівняння:

(2.16)

Якщо силу F виражати в ньютонах, плече сили r у метрах, то момент сили M буде виражений у ньютонах- метрах (скорочене позначення Н·м).

Одиниця моменту сили СІ - ньютон- метр - момент сили 1 H щодо точки, розташованої на відстані 1 м від лінії дії сили.

Імпульс сили. Визначальне рівняння:

. (2.17)

Вимірюючи силу F у ньютонах, час її дії t у секундах, одержимо імпульс сили J у ньютон- секундах (скорочене позначення Н·c).

Одиниця імпульсу сили CІ = ньютон- секунда - імпульс сили, рівної 1 H та діючої протягом 1 с.

Імпульс моменту сили. Визначальне рівняння:

. (2.18)

Виражаючи момент сили M у ньютонах- метрах, час t у секундах, одержимо для імпульсу моменту сили L одиницю ньютон-метр-секунда (скорочене позначення Н·м·с).

Одиниця імпульсу моменту сили СІ - ньютон-метр-секунда - імпульс моменту сили, рівного 1 Н·М і діючого протягом 1 с.

Тиск і нормальний напруга. Визначальні рівняння (для дії сили, спрямованої перпендикулярно до поверхні):

та (2-19)

При вимірі сили F у ньютонах, площі S у квадратних метрах тиск р і нормальна напруга σ виражаються в паскалях (скорочене позначення Па).

Одиниця тиску або нормальної напруги СІ - паскапь - тиск або нормальна напруга, викликувана силою 1 Н, рівномірно розподіленої по поверхні площею 1 м², нормальної до неї.

Модуль поздовжньої пружності. Визначальне рівняння:

(2.20)

де ε - відносне подовження, рівне

(2.21)

Тому що ε - безмірна величина, а σ - механічна напруга виражається в паскалях, одиницею модуля поздовжньої пружності E є паскапь.

Одиниця модуля поздовжньої пружності СІ - паскаль - модуль поздовжньої пружності тіла, у якого нормальна напруга 1 Па викликає відносне подовження, рівне одиниці.

Робота та енергія. Визначальне рівняння (для роботи сили, що переміщає тіло в напрямку її дії):

. (2.22)

При вимірі сили F у ньютонах, пройденого шляху l у метрах робота А виражається в джоулях (скорочене позначення Дж).

Одиниця роботи СІ - джоуль - робота сили, рівної 1 Н, при переміщенні нею точки додатка на відстань 1 м у напрямку дії сили.

Джоуль являється також одиницею енергії.

Потужність. Визначальне рівняння:

(2.23)

При вимірі роботи А в джоулях, а часу t у секундах потужність P буде виражатися у ватах (скорочене позначення Вт).

Одиниця потужності СІ - ват - потужність, при якій за час 1 з виконується робота 1 Дж.

Ударна в'язкість. Визначальне рівняння (для випадку руйнування зразка під дією удару):

(2.24)

Якщо А - робота на злам зразка виражається в джоулях, площа поперечного переріза зразка в місці руйнування S - у квадратних метрах, то ударна в'язкість а виражається в джоулях на квадратний метр (скорочене позначення Дж/м²).

Одиниця ударної в'язкості СІ - джоуль на квадратний метр - ударна в'язкість зразка площею поперечного переріза 1 м², що руйнується при ударі, на який затрачається робота, рівна 1 Дж.

Динамічна в'язкість. Визначальне рівняння (для випадку ламінарного плину рідини під дією тиску зрушення):

. (2.25)

При вимірі тиску зрушення F/S у паскалях і зміни швидкості рідини, віднесеного до відстані між шарами v/l у секундах у мінус першого ступеню динамічна в'язкість μ виражається в паскаль-секундах (скорочене позначення Па·с).

Одиниця динамічної в'язкості CІ - паскаль-секунда - динамічна в'язкість середовища, дотичне напруження в якій при ламінарній течії й при різниці швидкостей шарів, що перебувають на відстані 1 м по нормалі до напрямку швидкості, рівної 1 м/с, рівно 1 Па.

Кінематична в'язкість. Визначальне рівняння (для однорідної рідини при ламінарному плині):

(2.26)

Якщо динамічна в'язкість μ виражена в паскаль-секундах, а густина ρ у кілограмах на кубічний метр, кінематична в'язкість v виражається у квадратних метрах на секунду (скорочене позначення м²/с).

Одиниця кінематичної в'язкості СІ - квадратний метр на секунду - кінематична в'язкість середовища з динамічною в'язкістю 1 Па•с і густиною 1 кг/м³.

Поверхневий натяг. Визначальне рівняння:

(2.27)

При виміру сили поверхневого натягу F, що діє нормально до контуру, у ньютонах, а довжини контуру вільної поверхні рідини l у метрах поверхневий натяг (або коефіцієнт поверхневого натягу) σ виражається в ньютонах на метр (скорочене позначення Н/м).

Одиниця поверхневого натягу - ньютон на метр - поверхневий натяг рідини, на 1 м контуру вільної поверхні якої нормально до контуру й по дотичній до поверхні діє сила 1 Н.

Витрата речовини. Визначальне рівняння (для об'ємної витрати):

(2.28)

При вимірі об’єму V у кубічних метрах, часі t у секундах об'ємна витрата Q виражається в кубічних метрах у секунду (скорочене позначення м³/с).

Одиниця об'ємної витрати СІ - кубічний метр у секунду - об’ємна витрата речовини обсягом 1 м³ за час 1 с.

Визначальне рівняння (для масової витрати):

(2.29)

При вимірі маси m у кілограмах, часі t у секундах масова витрата M виражається в кілограмах у секунду (скорочене позначення кг/с).

Одиниця.масової витрати СІ - кілограм у секунду - масова витрата речовини масою 1 кг за час 1 с.

2.2. Похідні одиниці СІ для теплових величин

Кількість теплоти (Q) у СІ виміряється в джоулях, оскільки джоуль є універсальною одиницею роботи, енергії й кількості теплоти. У джоулях виміряються й такі термодинамічні (характеристичні) функції, як внутрішня енергія, ентальпія, вільна енергія й вільна ентальпія.

Теплота фазового перетворення й теплота хімічної реакції (L) виміряється в джоулях.

Питома теплота фазового перетворення (і хімічної реакції). Визначальне рівняння:

. (2.30)

При вимірі теплоти фазового перетворення L у джоулях і маси тіла m у кілограмах питома теплота фазового перетворення l виразиться в джоулях на кілограм (скорочене позначення Дж/кг).