Механические свойства твердых тел

10 класс

Механические свойства твердых тел

.

Знание только тогда знание, когда оно приобретено усилиями своей мысли, а не памятью.

Л.Н.Толстой

• 1) усвоить понятия деформации, пластичности и хрупкости, механического напряжения, модуля Юнга; закон Гука; познакомиться с различными видами деформации;
• 2) научиться решать простейшие задачи на закон Гука, определять вид деформации;
• 3) убедиться в том, что в природе выполняется закон соответствия формы и содержания на примере деформаций твердых тел.

Цели урока:

Механические свойства твердых тел обусловлены их молекулярной структурой. Внешнее механическое воздействие на тело может приводить к изменению его формы и объема, т. е. к деформации.

Деформация — изменение формы и размера твердого тела под действием внешних сил.

Типы деформаций

Пластичные

Хрупкие

Упругие

Вопросы для размышления

Упругие деформации

Многие из окружающих нас тел могут деформироваться, то есть изменять свою форму под внешним воздействием. Это изменение называется упругим, если тело полностью восстанавливает свою форму после прекращения внешнего воздействия.

При упругих деформациях справедлив закон Гука: величина деформации пропорциональна вызывающей ее силе, Fупр = –kx. Коэффициент k называется жесткостью.

Примеры упругих деформаций

Δ l

Способностью к упругой деформации обладает, например, спиральная пружина. Мерой деформации пружины может служить ее удлинение, то есть разность длин пружины, возникающая в результате внешнего воздействия.

Упруго деформируются резина, сталь, человеческое тело, кости и сухожилия.

Биологическая ткань допускает восьмикратную упругую деформацию.

Пластичные деформации

Пластичная деформация — деформация, сохраняющаяся после прекращения действия внешней силы.

Пластичны свинец, алюминий, воск, пластилин, замазка, жевательная резинка.

Хрупкие деформации

Хрупкие деформации являются необратимыми.

Материалы, у которых разрушение происходит при деформациях, лишь незначительно превышающих область упругих деформаций, называются хрупкими

стекло

чугун

Примеры хрупких тел

фарфор

алмаз

Виды деформаций

Растяжение (сжатие)

сдвиг

кручение

изгиб

Результат исследования

Так что же происходит с кристаллической решеткой при деформациях ?

• Оценим результаты небольшого опыта - демонстрации

Растяжение (сжатие)

Деформацию растяжения (сжатия) характеризуют абсолютным удлинением

и относительным удлинением

растяжение сжатие детали балки

Изгиб

Эта деформация приводит к неоднородному сжатию или растяжению

Кручение

Деформация кручения приводит к неоднородному растяжению и сдвигу

Сдвиг

Деформацию, при которой происходит смещение слоев тела относительно друг друга, называют деформацией сдвига

Механическое напряжение

Упругая деформация (растяжение) стержня, длина которого 1 0 , а площадь поперечного сечения S, под действием внешней силы F .

Для характеристики упругих свойств тела вводится механическое напряжение.

Механическое напряжение — физическая величина, равная отношению силы упругости к площади поперечного сечения тела:

Напряжение измеряется в паскалях (Па).

Закон Гука

Сравнивая и можно

заметить, что закон Гука преобразуется в

выражение ,

где коэффициент пропорциональности называют модулем упругости (или модулем Юнга) Е. Модуль Е характеризует вещество, из которого сделан стержень. Модуль Юнга измеряется в паскалях (Па).

Эта зависимость получила название закона Гука

При упругой деформации тела механическое напряжение прямо пропорционально относительному удлинению тела:

Разминка

• Какого вида деформации испытывают:

а)ножки скамейки; б)сиденье скамейки; в)натянутая струна гитары; г)винт мясорубки;

2. К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2мм подвешен груз массой 10кг. Найти механическое напряжение в проволоке.

Ответы к разминке

1. а)сжатие: б)изгиб; в)растяжение; г)кручение;

2.