ГРУППА  301.  ФИЗИКА.   ТМА «Упругие свойства твердых тел» Упругость — свойство восстанавливать форму тела после прекращения воздействия других тел или полей. Деформация — изменение формы и размеров твердых тел под действием внешних сил. Деформации могут быть упругими и пластичными. Упругая деформация — деформация, при которой после прекращения действия внешних сил тело восстанавливает прежние размеры и форму. Пластическая (остаточная) деформация — деформация, которая не исчезает в теле после прекращения действия внешних сил. Все виды возможных деформаций (растяжение или сжатие, сдвиг, изгиб, кручение) могут быть сведены к двум одновременно происходящим деформациям — растяжению (или сжатию) и сдвигу. Относительная деформация — мера деформации, равная отношению абсолютной деформации Ах к первоначальному значению величины х, характеризующей размеры и форму тела. Если к концам стержня (рис. 3.14) с площадью поперечного сечения S приложены направленные вдоль его оси внешние силы Fj и Р2 (Fj = F2 = F), то длина стержня I получит положительное (при растягивании) или отрицательное (при сжатии) приращение Al, принятое называть абсолютным удлинением. Изменение длины стержня сопровождается изменением диаметра d стержня, причем при растяжении Al > О, Ad < 0, при сжатии — Al < 0, Ad > 0. Рис. 3.14 Относительное удлинение (сжатие) — это отношение абсолютного удлинения  к начальной длине I тела: Сила упругости Fynp — сила, возникающая при деформации тела и направленная в сторону, противоположную перемещению частиц при деформации. Напряжение  — физическая величина, равная по модулю силе упругости, действующей на единицу площади поперечного сечения тела Закон Гука: в пределах упругой деформации напряжение прямо пропорционально относительной деформации: где Е — модуль Юнга (модуль Юнга равен напряжению, когда относительное удлинение равно единице, т. е. при е = 1 получаем ст = Е). Закон Гука справедлив только для упругих деформаций, исчезающих после прекращения действия сил. Закон Гука можно представить в виде: Сопоставив данное выражение с формулой закона Гука F =  -кх, где к — жесткость тела, получим В зависимости от условий внешнего воздействия различают несколько видов деформации. В теории упругости доказывается, что все виды деформаций (растяжение или сжатие, сдвиг, изгиб, кручение) могут быть сведены к одновременно происходящим деформациям растяжения или сжатия и сдвига. Деформация (растяжения) сжатия возникает (рис. 3.15, а), если к концам стержня длиной I и площадью поперечного сечения S прикладываются направленные вдоль его оси силы F] и F2 (Fj = F2 = F), в результате чего длина стержня меняется на величину ∆l. Деформацию сдвига проще всего осуществить, если взять брусок и приложить к нему силу F (рис. 3.15,6), касательную к его поверхности (нижняя часть бруска закреплена неподвижно). Относительная деформация сдвига определяется из формулы: где     ∆l— абсолютный сдвиг параллельных слоев тела относительно друг друга; у — расстояние между слоями (при малых углах имеет место tgy ~ у). Деформация изгиба характеризуется искривлением оси или срединной поверхности деформируемого тела (балка, стержень) под действием внешних сил (рис. 3.15, в). Если на середину прямого упругого стержня, свободно наложенного на твердые опорные призмы, действует сила F (рис. 3.15, в), то стержень изгибается. При таком изгибе верхние слои сжимаются, нижние — растягиваются, а некоторый Рис. 3.15 средний слой, который называют нейтральным, сохраняет длину и только претерпевает искривление. Деформация кручения характеризуется взаимным поворотом поперечных сечений стержня под влиянием пар сил, действующих в плоскости этих сечений (рис. 3.15, г). Предел прочности материала  — предельное напряжение, при котором тело начинает разрушаться. Запас прочности — скалярная величина, равная отношению предельного напряжения к допустимому  Связь между напряжением  и деформацией в представляют в виде диаграмм напряжений (рис. 3.16). ВЫПОЛИТЬ    карточки – задания по теме: « Упругие свойства твердых тел». 1 вариант. 1. Дать определение деформации. 2. Что называется абсолютной деформацией? 3. Записать закон Гука ( в старой формулировке). Для каких деформаций он выполняется? 4. Под действием растягивающей силы длина стержня изменилась от 80 до 80,2 см. Определить абсолютное и относительное удлинение.   2 вариант. 1. Какая деформация называется упругой? 2. Дать определение относительной деформации. 3. Что называется пределом прочности? 4. Металлический стержень длиной 7 м, имеющий площадь поперечного сечения 50 мм2, при растяжении силой 1 кН удлинился на 0,2 см. Определить модуль Юнга вещества.       Рис. 3.1 б