Сила упругости

Внешнее механическое воздействие на тело вызывает смещение атомов из равновесных положений и приводит к изменению формы и размеров тела, то есть к его деформации. Основными видами дефор­маций являются: растяжение (сжатие), изгиб (как композиция растя­жения и сжатия), сдвиг и кручение.

Для продольных деформаций (растяжения-сжатия):

(2.43)

где - сила упругости, - абсолютное удлинение (абсолютная деформация), - коэффициент упругости (жесткость). Знак "-" пока­зывает, что направление силы упругости противоположно направлению деформации.

При продольной деформации, например, в случае упругого растяжения стержня длиной и площадью сечения S закон Гука можно записать в виде:

(2.44)

где - абсолютная деформация, - сила упругости (или равная ей по величине сила, вызывающая деформацию), - модуль Юнга.

Физическая величина, равная отношению модуля силы упругости к площади поперечного сечения тела, называется механическим нап­ряжением: . Отношение абсолютного удлинения к начальной длине тела называется относительной деформацией: . При малых деформациях механическое напряжение прямо пропорционально относительной деформации (закон Гука):

(2.45)

Модуль Юнга - характеристика упругих свойств вещества при про­дольных деформациях. Модуль Юнга численно равен механическому напряжению, при котором длина тела увеличивается вдвое (то есть ). Большинство веществ не способны выдержать такое напряжение, происходит их разрушение. В связи с этим вводится понятие предела прочности максимального значения механического напряжения, при котором вещество не разрушается. Предел прочности - это также характеристика вещества, следовательно, и можно найти в справочниках. При расчетах используется понятие запаса прочнос­ти n как отношения предела прочности к реальному напряжению, допустимому в данных условиях:

Поиск по сайту: