Механические свойства твердых тел

Для расчета различных конструкций необходимо знать прочность материала. Прочностью материала называется его способность выдерживать нагрузки без разрушения

Материалы, у которых отсутствует область упругих деформаций, относятся к пластическим, например воск, глина, пластилин.

Способность изделия противостоять разрушению зависит не только от качества материала, но также и от формы изделия и вида воздействия. Например, стержень легче разрушить односторонним сжатием, чем растяжением.

Кроме прочности в технике материалы различают по их твердости. Из двух материалов тот считается более твердым, который царапает другой. Резцы и сверла для резания металлов должны, очевидно, обладать большей твердостью, чем обрабатываемый материал. В современной технике для резцов и сверл употребляют сверхтвердые сплавы. Из природных материалов наибольшей твердостью отличается алмаз.

Большое значение на практике имеет свойство твердых тел, называемое хрупкостью. Изделие называют хрупким, если оно разрушается при небольших деформациях. Например, изделия из стекла, фарфора – хрупкие. Чугун, мрамор, янтарь обладают повышенной хрупкостью, а сталь, медь, свинец не являются хрупкими. Пластичные свойства у хрупких материалов практически не проявляются.

Тепловое расширение твердых тел и жидкостей.

Известно, что при повышении температуры линейные размеры твердых тел увеличиваются, а при понижении – уменьшаются. Тепловым расширением называется увеличение линейных размеров тела и его объема, происходящее при повышении температуры.

При нагревании твердого тела увеличивается среднее расстояние между атомами.

Линейное тепловое расширение характеризуется температурным коэффициентом линейного расширения α.

Предположим, что твердое тело при начальной температуре Т₀ имеет длину l₀. При нагревании тела до температуры Т его длина увеличивается до l, т.е Δ l= l - l₀.

Относительное удлинение тела:

Величина равная отношению относительного удлинения тела к изменению его температуры на ΔТ =Т-Т₀, называется температурным коэффициентом линейного расширения:

В СИ l (1/К)

Из формулы определим зависимость длины твердого тела от температуры: