Передмова. Контрольні запитання

03-06-11

Контрольні запитання

1. Що називається моментом інерції тіла?

2. Як визначається момент інерції тіла?

3. Вивести формулу для знаходження моменту інерції суцільного диску відносно його ґеометричної осі.

4. Вивести формулу для розрахунку моменту інерції маятника Максвелла на основі закону збереження механічної енерґії.

5. Вивести формулу для теоретичного розрахунку моменту інерції маятника Максвелла.

Рекомендована література

1. Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського.

– Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.

2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990.

3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.

Методичні вказівки

до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Будівельна фізика» (розділ «Архітектурно-будівельна світлотехніка) для студентів напряму підготовки 6.060102 ”Архітектура”

денної форми навчання

Рекомендовано до друку на засіданні

методичної комісії за напрямком підготовки 6.060102 ”Архітектура”

Протокол № 3 від ”13” грудня 2013 р.

Рівне 2014

Методичні вказівкидо виконання лабораторних та практичних робіт з дисципліни «Будівельна фізика» (розділ «Архітектурно-будівельна світлотехніка») для студентів напряму підготовки 6.060102 ”Архітектура” денної форми навчання / Є. В. Пугачов, С. В. Мельник, В. А. Зданевич. – Рівне: НУВГП, 2014. – 27 с.

Упорядники: Є. В. Пугачов, д. т. н., професор кафедри основ архітектурного проектування, конструювання та графіки;

С. В. Мельник, завідувач навчальної лабораторії кафедри основ архітектурного проектування, конструювання та графіки;

В. А. Зданевич, старший викладач кафедри основ архітектурного проектування, конструювання та графіки.

Відповідальний за випуск: В. М. Ромашко, к.т.н., доцент, в.о. завідувача кафедри основ архітектурного проектування, конструювання та графіки

© Пугачов Є. В., Мельник С. В.,

Зданевич В. А., 2014

© НУВГП, 2014

ЗМІСТ

Передмова....................................................................................... 4

Короткі теоретичні положення...................................................... 5

Будова та принцип дії люксметрів Ю-116, Ю-117........................ 8

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1.

Визначення коефіцієнтів світловідбиття поверхонь в натурних умовах 10

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2.

Визначення коефіцієнтів світловідбиття матеріалів на установці 13

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3.

Визначення коефіцієнтів світлопропускання світлопрозорих матеріалів 16

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4.

Аналіз світлового мікроклімату приміщення в натурних умовах 20

ДОДАТОК А. Усереднені коефіцієнти світловідбиття, світло-пропускання та світлопоглинання матеріалів і поверхонь..................................................................................... 23

ДОДАТОК Б. Коефіцієнти світловідбиття внутрішніх поверхонь інтер’єру ………………………………………………………………………….... 24

ДОДАТОК В. Коефіцієнти відбиття світла від кольорових поверхонь………………………………………………………………………….... 25

ДОДАТОК Г. Величини коефіцієнтів світловідбиття для різних матеріалів (поверхонь) ……………………………………………………….... 25

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ................................. 27

Архітектурно-будівельна світлотехніка – це розділ будівельної фізики, в якому розглядаються процеси розповсюдження природного і штучного світла та сонячної енергії на території населених міст, в будівлях і спорудах та розроблюються методи моделювання цих процесів. Одними із головних завдань будівельної світлотехніки є розроблення містобудівних, об’ємно-планувальних та конструктивних рішень, які забезпечують нормативний світловий режим в приміщеннях, та створення оптимальних умов їх інсоляції (опромінення прямим сонячним світлом), а також захист приміщень від перегріву сонячною радіацією в літній період.

При вирішенні цих завдань поряд із моделювання широко використовуються експериментальні методи, котрі дозволяють визначати окремі характеристики світлового режиму приміщень, досліджувати їх залежність від планувальних і конструктивних рішень, визначати ефективність заходів його покращення та забезпечення нормативних умов інсоляції.

Метою лабораторних робіт даного розділу є ознайомлення студентів з практичними прийомами проектування природного освітлення, способами вимірювання та оцінки оптичних якостей прозорих і непрозорих будівельних матеріалів, методами дослідження природної освітленості.

Методичні вказівки складені на основі ОКХ архітектора відповідно до якої студент має знати:

- способи використання та значенняприродного освітлення в архітектурі;

- світлотехнічні характеристики матеріалів і поверхонь;

- принципи нормування КПО для приміщень, залежно від їх призначення та положення робочої площини;

- основи моделювання природного освітлення;

- прийоми визначення тривалості інсоляції приміщень і територій;

- методи поєднання засобів освітлення, інсоляції з колористикою інтер’єрів.

Короткі теоретичні положення

Перед тим як розпочати виконання лабораторних робіт, необхідно ознайомитись з основними поняттями, величинами будівельної світлотехніки.

Згідно з [1] освітлення поділяється на природне, штучне і суміщене. Природне освітлення приміщень забезпечується світлом неба (прямим та відбитим), яке проходить крізь світлові прорізи в зовнішніх огороджувальних конструкціях. Це освітлення за способом формування світлового потоку поділяється на бокове – якщо воно здійснюється через світлові прорізи в зовнішніх стінах; верхнє – при освітленні через світлові прорізи в покриттях приміщень; і комбіноване – якщо освітлення забезпечується сполученням верхнього і бічного природного освітлення.

Освітлення характеризується якісними і кількісними параметрами. До основних якісних показників освітлення, що визначає умови зорової роботи (зорового сприйняття), відносяться: рівномірність розподілу світлового потоку, контраст об'єкта розрізнення з фоном, видимість, показник засліпленості, коефіцієнт пульсації освітленості.

Кількісними характеристиками світла є світловий потік, сила світла, освітленість тощо.

Світловий потік (Ф) – потужність променистої енергії, яка оцінюється за світловим відчуттям, що сприймається оком людини, вимірюється в люменах (лм).

Точковим джерелом світла називають джерело, розмірами якого можна знехтувати порівняно з відстанню від нього до приймача енергії.

Для характеристики точкового джерела вводять поняття сила світла. Сила світла (І) – просторова густина світлового потоку в даному напрямі, вимірюється в канделах (кд).

Наприклад, сила світла деяких джерел: а) Сонце – б) ліхтарик світлячок

Силою світла називають фізичну величину, яка чисельно дорівнює світловому потоку, що випромінюється точковим джерелом світла через одиничний тілесний кут.

,

де – тілесний кут, вимірюється в стерадіанах (ср).

Тілесний кут – це частина простору, обмежена конічною поверхнею. Тілесний кут визначають відношенням площі S поверхні сегмента сфери, що обмежена конічною поверхнею, до квадрата радіусу r сфери:

.

Повний тілесний кут, що охоплює весь простір навколо точкового джерела дорівнює стерадіан.

1 стерадіан – це такий тілесний кут, який вирізає на поверхні сфери радіуса r фігуру, площа якої дорівнює r².

Джерела, сила світла яких не залежить від напряму, називають ізотропними.

Тоді, 1 люмен – це фізична величина, яка чисельно дорівнює світловому потоку, який випромінюється ізотропним точковим джерелом із силою світла в одну канделу всередині тілесного кута в один стерадіан.

Для неточкових (протяжних) джерел знати силу світла недостатньо. Дійсно, з двох джерел, що випромінюють світло однакової сили І, яскравішим здається те, що має меншу площу випромінювання.

Яскравість (L) характеризує поверхневу густину сили світла у заданому напрямку, вимірюється у канделах на метр квадратний (кд/м²).

Яскравість – це фізична величина, яка чисельно дорівнює світловому потоку, що випромінюється одиницею площі видимої поверхні джерела в одиничному тілесному куті.

,

де I – сила світла джерела в певному напрямку; S – площа видимої поверхні; – кут між напрямом поширення світла і нормаллю, проведеної до поверхні S.

1 кд/м² – це яскравість плоскої поверхні, сила світла якої в напрямі нормалі до поверхні дорівнює одній канделі з квадратного метра.

Наприклад, яскравість деяких джерел світла: а) Сонце – б) хмарне небо в) люмінесцентні лампи г) поверхня Місяця д) нічне безмісячне небо

Світність (R) – це фізична величина, яка чисельно дорівнює повному світловому потоку, що випромінюється одиницею площі поверхні джерела в один бік, тобто у середину тілесного кута Одиницею вимірювання світності в системі СІ є люмен на квадратний метр (лм/м²)

Сила світла, світність і яскравість характеризують джерело світла.

Освітленість (Е) – густина розподілу світлового потоку по освітлюваній поверхні, вимірюється в люксах (лк).

Освітленість – це фізична величина, яка чисельно дорівнює світловому потоку, що потрапляє на одиницю площі поверхні.

,

де S – площа поверхні, що освітлюється, м² .

1 люкс – це освітленість поверхні площею 1 м², створена світловим потоком в 1 лм.

Наприклад, освітленість поверхні: а) прямими сонячними променями опівдні ; б) вдень від хмарного неба – ; в) в кімнаті поблизу вікна ; г) вночі від Місяця ; д) від нічного неба безмісячної ночі

Освітленість поверхні розміщеної під кутом до світлових променів, розраховують за формулою:

де – кут падіння променів (кут між падаючим променем та перпендикуляром проведеним до площини в точці падіння); – освітленість поверхні, перпендикулярної до променів.

При падінні світлового потоку , на поверхню, частина цього потоку відбивається , частина проходить крізь нього , а частина поглинається, тобто .

Поділивши обидві частини останнього рівняння на , отримаємо

,

де – коефіцієнт світловідбиття; – коефіцієнт світло-пропускання; – коефіцієнт поглинання світлової енергії.

Освітленість у точках приміщення залежить від різних факторів, зокрема, від значення яскравості небосхилу в зеніті. Щоб знехтувати яскравістю небосхилу, освітленість оцінюють за відносним значенням, вираженим у відсотках (%), а саме коефіцієнтом природного освітлення (к.п.о), який визначають за формулою:

,

де – освітленість, яка ство­рюється в деякій точці М всередині приміщення світловим потоком від небозводу; – освітленість горизонтальної поверхні світловим потоком від повністю відкритого небозводу.

Будова та принцип дії люксметрів Ю-116, Ю-117

Для вимірювання освітленості застосовують люксметри (Ю-116, Ю-117). Принцип дії люксметра заснований на явищі фотоелектричного ефекту. Основними частинами приладу є селеновий фотоелемент типу Ф55С і вимірювальний прилад (рис. 1).

Перед початком вимірювань необхідно підготувати люксметр до роботи:

– підключити фотоелемент до вимірювального приладу, забезпечивши правильну полярність з'єднання;

– на фотоелемент встановити відповідні світлофільтри, що позначаються буквами К, М, Р, Т. Насадки М, Р, Т встановлюються у фотоелемент обов'язково з насадкою К, що має форму півсфери. Разом з насадкою К, залежно від їхнього сполучення, утворюються три поглиначі з коефіцієнтами ослаблення 10, 100, 1000. Таким чином, насадки застосовуються для розширення діапазону виміру освітленості.

Рис. 1. Люксметр Ю-116:

1 – фотоелемент; 2 – насадка К світлопоглинаюча коригуюча;

3 – насадка (М, Р або Т) коригуюча; 4 – штекер (шнур) з’єднувальний;

5 – прилад вимірювальний М 2027-5; 6 –гвинт коригування положення стрілки; 7 – перемикач діапазонів нижньої шкали;

8 – перемикач діапазонів верхньої шкали

Відлік вимірюваних значень освітленості виконують по горизонтально встановленому вимірнику за умови відсутності затінення фотоелемента. Фотоелемент розміщують на поверхні в тому місці, де потрібно виміряти освітленість.

При натиснутій правій кнопці перемикача діапазонів вимірювання, покази освітленості будуть зніматися з верхньої шкали люксметра. При цьому значення необхідно помножити на відповідний коефіцієнт поглинання світлофільтра.

При відхиленні стрілки менш, ніж на 10 поділок, треба натиснути ліву кнопку перемикача діапазонів вимірювання. При цьому покази освітленості необхідно знімати з нижньої шкали люксметра, а їх значення – множити на відповідний коефіцієнт поглинання світлофільтра.

Необхідно пам’ятати, що похибка люксметра має максимальну величину на початку шкали.

Після закінчення вимірювань фотоелемент від'єднують від вимірника. На фотоелемент установлюють насадку Т, фотоелементи укладають в кришку футляру.

Дата добавления: 2015-05-24