Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы с вами познакомились со строением кристаллов с их основными свойствами, а на этой лекции будем изучать, то как форма кристаллов меняется под действием внешней силы. Речь пойдет о деформации твердых тел...
И так...деформация....
В самом слове уже содержится расшифровка этого понятия. Это что-то связанное с формой. Давайте представим себе, что мы гончары и вы делаете глиняную посуду. На гончарном круге, допустим, из глины вы сделали горшок и поставили его...перед обжигом он должен высохнуть и оказывается, что после того как горшок высыхает он скукоживается и его объем уменьшается - это деформация. Давайте представим себе другую ситуацию. Предположим у нас есть биметаллическая пластина. И помните на ранних лекция мы изучали с вами что это такое это такое. Это две металлических пластины склепанные вместе заклепками, одна, например, из цинка, вторая из стали. У цинка коэффициент линейного расширения больше, чем у стали, причем, заметно, поэтому если такую пластину нагреть, то длина цинковой половинки увеличится больше, чем длина стальной половинки и поскольку они между собой соединены, то обе пластины изогнутся. И это будет деформация под действием нагрева. А на этой лекции мы с вами будем изучать деформацию под действием внешней силы. прикладывая внешнюю силу к металлической пластинке мы вызываем деформацию. Так что же такое деформация? Деформация это любое изменение формы и объема тела. Давайте сформулируем строгое определение.
Деформация - это любое изменение формы и объема тела.
Еще раз повторим, что мы с вами будем изучать деформацию под действием внешней силы и будем называть ее деформирующей силой. И давайте исходить из того, что мы узнали на прошлых лекциях. Мы с вами знаем, что кристаллическое тело, все что будет сказано будет относиться к кристаллическим телам, хотя, это можно относить и к аморфным телам. В кристаллическом теле атомы находятся в положении равновесия. И если мы попытаемся увеличить расстояние между атомами, т.е если мы попытаемся растянуть тело, то между этими атомами начнут проявлять себя силы притяжения. Все тело можно представить себе как множество цепочек атомов и когда мы тело начинаем растягивать, то между атомами в каждой цепочке начинают возникать силы притяжения и каждая цепочка при этом стремится сократится, но такие цепочки соединены параллельно и все тело состоит из множества таких цепочек. И вот эти силы взаимодействия атомов, силы взаимного притяжения складываясь дают нам некую силу, которая приложена к нашим рукам, в данном случае, когда мы пытаемся растянуть пружину и называется такая сила силой упругости. Т.е сила упругости - это равнодействующая тех сил межмолекулярного взаимодействия, которые появляются при деформации. Еще раз обратим внимание, что сила упругости - это следствие деформации.
Деформация - это причина. Сила упругости - следствие.
Может быть так, но вы же можете возразить, что мы же деформацию вызываем какой-то внешней силой, но внешней силы может не быть, а сила упругости при этом будет. Если мы поставим вертикально линейку, потом ее согнем, то при этом останется сила упругости или нет? Но линейка при этом начнет двигаться с ускорением под действием силы упругости. Значит, деформация осталась и она не успела уйти, когда мы убрали руку и в результате деформации возникла сила упругости, которая возвращает линейку обратно к положению равновесия. И так давайте запомним еще раз. Деформация - это причина. Сила упругости - это следствие.
Далее...раз уж мы заговорили о молекулярном строении вещества. Каждый атом находится в состоянии равновесия из-за теплового движения он колеблется вокруг положения равновесия, но в целом он не подвижен. Он находится в том месте, где его потенциальная энергия минимальна. Мы это назвали потенциальной ямой. У каждого атома есть своя персональная потенциальная яма, которая образована соседними атомами. Если мы, например, растягиваем тело, то атомы при этом покидают свое положение равновесия. Расстояния между ними начинают увеличиваться и они начинают отходить от среднего положения своей потенциальной ямы, но при этом остаются в ней. Когда мы перестаем действовать на тело, отпускаем его, атомы начинают возвращаться в свои положения равновесия. Каждый в ту самую потенциальную яму где он до этого находился. Что при этом произойдет с формой тела, если каждый атом вернулся в свое положение равновесия? Она полностью восстановится. Такая деформация называется абсолютно упругой деформацией. Давайте сформулируем строгое поределение.
Абсолютно упругая деформация - это деформация при которой тело полностью восстанавливает свою форму после прекращения действия деформирующей силы.
И так мы с вами выяснили, что деформация бывает упругой. А теперь давайте рассмотрим другой вид деформации...линейка металлическая под действием силы приходит в деформированное состояние, но после снятия нагрузки возвращается в первоначальное положение. а теперь давайте рассмотрим другой случай деформации. Допустим деформация настолько сильная, что атомы покинули свои потенциальные ямы, по крайней мере, некоторые. Деформация настолько сильная, что атом из одного положения равновесия перескочил в какое-то другое равновесное положение и если он уже нашел новое положение равновесия, то он там и останется, там минимум его потенциальной энергии. Значит, если мы прекратим действовать растягивающей или сжимающей силой, сгибающей тело, то оно уже свою форму не восстановит, потому что атомы в прежние потенциальные ямы не вернутся и такая деформация называется пластической.
Пластическая деформация - это деформация при которой тело полностью сохраняет новую форму после прекращения действия деформирующей силы.
И эти два вида деформации, которые мы с вами рассмотрели на самом деле два крайних случая и реальность всегда между этими двумя состояниями. Мы рассмотрели модели. Не бывает абсолютно черного или абсолютно белого цвета. Точно так же не бывает абсолютно упругой и абсолютно пластической деформации. Если деформация малая, то ее можно считать абсолютно упругой и мы не замечаем, чтобы тело не возвращалось в свое прежнее состояние, что он не восстанавливает свои формы до конца. Хотя, многие люди могут так сильно согнуть металлическую линейку, что она уже потом полностью свою форму не восстановит или если мы возьмем кусочек пластилина. Если мы его согнем, то он свою новую форму сохранит - это пластическая деформация. Отсюда и название - пластилин. Но даже, если на самом деле деформировать этот пластилин едва-едва, то можно заметить, что он частично свою форму восстановит. Очень ярко такая упругая пластическая деформация проявляет себя на пластиковой линейке. "линейка-неломайка" специальная линейка, которая сделана для школьников, чтобы они могли себя проявить. Мы ее сгибаем, практически складывая вдвое, а она при этом не ломается и даже в какой-то момент сохраняет свою деформацию, но постепенно выравнивается. И пример, этой линейки - это реальность между абсолютной и пластической деформацией. Это самое интересное. Но зато наши крайние случаи деформации - самые простые. Т.е они более всего поддаются изучению. И сегодняшнюю лекцию мы с вами посвятим исключительно изучению пластической деформации. И то что мы привели на этой лекции это один из видов классификации деформации. Деформации можно разделить на упругие, пластические и какие-то промежуточные.
А теперь второй вид классификации. По характеру изменения формы тела.
Классификация деформации по характеру изменения формы тела.
1. Растяжение-сжатие.
Теперь давайте эту величину количественно опишем.
Относительное удлинение - это физическая величина равная отношению абсолютного удлинения к первоначальной длине тела.
Механическое напряжение - это физическая величина равная отношению силы упругости к площади поперечного сечения по которому эта сила распределена.
Деформация сдвига.
Деформация изгиба.
И последний вид, который мы рассмотрим на этой лекции - это деформация кручение.
И так мы рассмотрели основные виды деформации. Есть целый раздел механики, который называется теорией упругости. У физиков это называется теорией упругости и он позволяет рассчитать деформацию тел, если известно, как, например, тело деформировано в любых состояниях. У студентов технических специальностей - этот раздел называется сопротивление материалов и студенты у которых специальность такая же как тематика нашего блога, так же проходят эту дисциплину и в нашем блоге этой дисциплине так же будет посвящена от дельная подборка лекции. Сопротивление материалов, наравне с теоретической механикой, является очень сложной наукой, которые очень не любят студенты технических ВУЗов. И среди студентов технических ВУЗов даже гуляет такая поговорка, что:
"Сдал теормех - можешь влюбляться, сдал сопромат - можешь жениться".
И поэтому на следующей лекции, мы только самую малость коснемся основных видов деформации.
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора