Физика 10 класс "Механические свойства твердых тел"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Лицей № 7» г. Бердск

Механические свойства твёрдых тел. Диаграмма растяжения

Физика 10 класс

Учитель физики

И.В.Торопчина

Лицей №7

г. Бердск

Абсолютное и относительное удлинение

• Абсолютное удлинение- разность длин образца после и до растяжения

Δ ℓ = ℓ - ℓ 0

• Относительным удлинением ε называют физическую величину, равную отношению абсолютного удлинения Δ ℓ к первоначальной длине тела ℓ 0

ε= Δ ℓ / ℓ 0

Механическое напряжение

• Механическим напряжением называют физическую величину, равную отношению силы F, которая действует на тело, к площади его поперечного сечения S.

σ = F/ S

• За единицу механического напряжения в СИ принимают паскаль (Па) .

1 Па= 1 Н/м2.

Модуль упругости

Деформация называется упругой , если после прекращения действия силы размеры и форма тела восстанавливаются.

Неупругая деформация называется пластичной

При малых деформациях растяжения и сжатия отношение механического напряжения к относительному удлинению называется модулем упругости(модулем Юнга) Е

Е= σ /ε

При малых деформациях механическое напряжение, возникающее в теле, прямо пропорционально его относительному удлинению.

σ =ε •Е

Диаграмма растяжения

• ОА - область упругих деформаций, где выполняется закон Гука . Упругие деформации полностью исчезают после разгрузки испытуемого образца.
• Максимальное напряжение σ = σ п , при котором деформация еще остается упругой, называется пределом пропорциональности (точка А ).
• Участок АВ- деформация становится нелинейной, но после снятия нагрузки формы и размеры тела практически восстанавливаются.

Максимальное напряжение σ = σ упр , при котором еще не возникают заметные остаточные деформации , называется пределом упругости (точка В ).

Диаграмма растяжения

• ВС - область пластических (остаточных) деформаций, образец после снятия нагрузки не восстанавливается.
• Участок СД - деформация возрастает при неизменном напряжении (материал «течет»)

Напряжение σ = σ т(точка С) , при котором материал «течет», называется пределом текучести .

Увеличение нагрузки ε ост – остаточная деформация – изменение первоначальных размеров тела при снятии напряжения в области пластических деформаций.

Пластичные и хрупкие материалы

• Пластичные материалы - материалы, у которых область текучести значительна, которые могут без разрушения выдержать большие деформации (пластилин, медь, золото).
• Хрупкие материалы - материалы, у которых область текучести почти отсутствует, которые могут без разрушения выдержать лишь небольшие деформации (стекло, кирпич, бетон, чугун).
• Хрупкие материалы не обладают пластичностью. Механическое напряжение в них очень быстро растёт с увеличением деформации, поэтому разрушение наступает уже при малых деформациях. Так, чугун разрушается при относительном удлинении 0,0045.

Диаграмма растяжения. Прочность

• Максимальное напряжение σ = σ пч , которое способен выдержать образец без разрушения, называется пределом прочности (точка Е ).
• После т. Е деформация вплоть до разрыва происходит при все меньшем напряжении.

Запас прочности ( коэффициент безопасности) - это отношение предела пропорциональности данного материала к максимальному напряжению, которое будет испытывать деталь конструкции в работе.

Значения предела прочности для некоторых материалов

• При строительстве различных сооружений, конструировании машин и механизмов учитывается, что механическое напряжение не должно быть равным или близким к пределу прочности. Обычно допускаемое механическое напряжение в несколько раз меньше предела прочности.

• Для стали установлен запас прочности от 2,5 до 4, для чугуна — от 6 до 8, для дерева — от 8 до 10.
• Значение запаса прочности зависит от характера сооружений и испытываемой ими нагрузки. Например, в зонах, подверженных землетрясению, запас прочности должен быть больше, чем в других районах.

Задачи

1.Чему равен предел прочности проволоки площадью поперечного сечения 2,58 • 10 -2 см 2 , если она разрывается под действием силы 12,9 Н?

2. Проволока длиной 10 м и диаметром 0,8 мм под действием силы 100 Н удлинилась на 1 см. Каков модуль Юнга вещества, из которого сделана проволока?

Ответы

1) 5 • 10 6 Па.

2) 2 • 10 5 МПа.

Спасибо за внимание!