Механічні властивості твердих тіл. Деформація

Кожна частинка в кристалі перебуває в певному положенні рівноваги, в якому сили відштовхування і притягання з боку інших частинок, які утворюють кристал однакові.

Якщо, наприклад, тіло розтягувати, то відстані між частинами кристалу збільшуються, при цьому сили притягання починають переважати сили відштовхування і прагнуть повернути частинки в попереднє положення рівноваги.

Навпаки, при стисканні…

Безпосередньо прямим вимірюванням визначити сили, які діють на окремі молекули, атоми чи іони, не можна. Але, якщо зовнішні сили зміщують частину тіла, змінюючи його форму і розміри (тобто спричиняють деформацію тіла), то протидіючі їм внутрішні сили – сили пружності – діятимуть на ту саму частину тіла, прагнучі ліквідувати зміну його форми чи розмірів, що виникла в результаті дії зовнішніх сил.

Таким чином, спостережувані на практиці сили пружності є рівнодіючими (геометричними сумами) дуже великої кількості сил взаємодії між окремими частинками тіла.

Конструюючи різні механізми та будівлі треба знати…

При малих деформаціях твердого тіла виникає сила пружності , модуль якої визначається законом Гука:

,

де - абсолютне значення деформації, а k –жорсткість тіла.

Чому ж виникає сила пружності? Для прикладу розглянемо деформацію розтягу кристалічного стержня…

……………………………………………………………………………………..………….

Деформація, яка зникає разом з припиненням дії зовнішньої сили, називається пружною.

Деформація, яка не зникає після припинення дії сили, називається пластичною.

При малих (пружних) деформаціях розтягу і стиску жорсткість k стержня пропорційна площі його поперечного перерізу S і обернено пропорційна його довжині l, так що можна записати:

де Е – коефіцієнт пропорційності. Підставивши цей вираз у формулу і поділивши обидві частини на S, дістанемо:

У лівій частині цієї рівності замість модуля сили пружності стоїть відношення .Ця величина називається механічною напругою. Вимірюється в паскалях.

У правій частині рівняння - - відносне видовження . – показує, яку частину початкової довжини становить видовження. Біль зручна характеристика.

Величина Е – модуль пружності (модуль Юнга) .

Отже, закон Гука: .

На відміну від жорсткості k, яка характеризує даний стержень, модуль пружності характеризує механічні властивості матеріалу, нгезалежно від конструкції виготовленого з нього деталей.

Види деформацій: (самостійно §26)