Упрощенная HTML-версия
ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы: изучение метода определение модуля упругости твердых материалов по
деформации изгиба.
Приборы и принадлежности: установка для определения модуля упругости материалов,
микрометр, стальные пластины с различным содержанием примесей, набор грузов.
Отличительным признаком твердого тела является его свойство сохранять свою форму. В
природе абсолютно твердых тел нет, так как все реальные тела под действием внешних сил
изменяют свою форму и размеры, т.е. деформируются.
Деформация
- это изменение взаимного
положения точек тела (смещение атомов из равновесных положений), приводящее к изменению
формы и размеров тела при внешнем механическом воздействии.
Деформация называется
упругой,
если после прекращения действия внешних сил тело
принимает свои первоначальные размеры и форму. Деформации, которые сохраняются в теле после
прекращения действия внешних сил, называются
пластическими
(или
остаточными).
Деформации реального тела всегда пластические, так как они после прекращения действия внешних
сил никогда полностью не исчезают. Однако, если остаточные деформации малы, то ими можно
пренебречь и рассматривать такие деформации как упругие.
В теории упругости доказывается, что все виды деформаций (растяжение или сжатие, сдвиг,
изгиб, кручение) могут быть сведены к деформациям растяжения и сдвига или сжатия и сдвига.
Деформацию сжатия и растяжения можно характеризовать
абсолютным удлинением
(Al),
равным разности длин образца до растяжения (
l
0
) и после него (
l
):
Al
=
l - l0.
(2.1)
Абсолютное удлинение Al
при растяжении положительно, при сжатии имеет отрицательное
значение.
Количественной мерой, характеризующей степень деформации, испытываемой телом, является
относительная деформация.
Относительная деформация s определяется по формуле:
S —
A l
Т
(2.2)
Рассмотрим однородный стержень длиной
l0
и площадью поперечного сечения
S
(рис. 2.1), к
одному концу которого приложена направленная вдоль его оси сила
F
(деформирующая сила), в
результате чего длина стержня меняется на величину
Al
.
При дефо
l 0
F
упр1
I
■+
I
L i -
J -
l
0
+ Al
рмации тела возникают силы упругости. Сила, возникающая в результате деформации
тела и направленная в сторону, противоположную внешней
деформирующей силе и перемещениям частиц тела при
деформации, называется
силой упругости.
Направление вектора
силы
упругости
противоположно
направлению
вектора
деформирующей силы и вектору перемещения частиц при
деформации.
Силы упругости обусловлены взаимодействиями зарядов (все тела
состоят из молекул и атомов, которые в свою очередь состоят из
электронов и атомных ядер, т. е. заряженных частиц), поэтому по
своей природе являются электромагнитными силами.
Физическая величина, равная отношению внешней силы к площади
сечения тела, перпендикулярного к направлению действия силы,
называется
механическим
напряжением.
Механическое
F
Рисунок 2.1. Направление силы
упругости
напряжение
ст
определяется по формуле:
о
14