З процесом деформації людина починає стикатися з перших днів свого життя. Вона дозволяє нам відчувати дотики. Яскравим прикладом деформації з дитинства можна згадати пластилін. Існують різні види деформації. Фізика розглядає і вивчає кожен з них. Для початку введемо визначення самого процесу, а потім поступово розглянемо можливі класифікації та види деформації, які можуть виникати в твердих об`єктах.
визначення
Деформація - це процес переміщення частинок і елементів тіла щодо взаємного розташування в тілі. Простіше кажучи, це фізична зміна зовнішніх форм будь-якого об`єкта. Є такі види деформації:
- зрушення;
- кручення;
- вигин;
- деформація стиснення.
Як і будь-яку іншу фізичну величину, деформацію можна виміряти. У найпростішому випадку використовується наступна формула:
е = (р2-р1) / Р1,
де е - це найпростіша елементарна деформація (збільшення або зменшення довжини тіла) - р2 і р1 - довжина тіла після і до деформації відповідно.
Класифікація
У загальному випадку можна виділити наступні види деформації: пружні і непружні. Пружні, або оборотні, деформації зникають після того, як пропадає впливає на них сила. Основа цієї фізичної закону використовується в силових тренажерах, наприклад, в еспандері. Якщо говорити про фізичної складової, то в основі лежить оборотне усунення атомів - вони не виходять за межі взаємодії і рамки міжатомних зв`язків.
Непружні (незворотні) деформації, як ви розумієте, є протилежним процесом. Будь-яка сила, яку доклали до тіла, залишає сліди / деформацію. До цього типу впливу відноситься і деформація металів. При такому типі зміни форми найчастіше можуть змінюватися і інші властивості матеріалу. Наприклад, при деформації, викликаної охолодженням, може збільшитися міцність виробу.
зрушення
Як вже було сказано, існують різні види деформації. Вони поділяються за характером зміни форми тіла. У механіці зрушенням називають таку зміну форми, при якому нижня частина бруса закріплена нерухомо, а сила прикладається дотично до верхньої поверхні. Відносна деформація зсуву визначається за такою формулою:
tgQ = Х12/ В,
де Х12 - це абсолютний зсув шарів тіла (тобто відстань, на яке змістився шар) - В - це відстань між закріпленим підставою і паралельним зсунутим шаром.
крутіння
Якщо види механічних деформацій поділяли б по складності обчислень, то цей зайняв би перше місце. Такий вид зміни форми тіла виникає при впливі на нього двох сил. При цьому зміщення будь-якої точки тіла відбувається перпендикулярно до осі впливають сил. Говорячи про такий тип деформації, слід згадати такі величини, що підлягають обчисленню:
- Ф - кут закручування циліндричного стрижня.
- Т - момент дії.
- Л - довжина стрижня.
- Г - момент інерції.
- Ж - модуль зсуву.
Формула виглядає так:
Ф = (Т * Л) / (Г * Ж).
Інша величина, що вимагає обчислення, це відносний кут закручування:
Q = Ф / Л (значення беруться з попередньої формули).
вигин
Це вид деформації, що виникає при зміні положення і форми осей бруса. Він також поділяється на два типи - косою і прямою. Прямий вигин - це такий вид деформації, при якому діє сила доводиться прямо на вісь розглянутого бруса, в будь-якому іншому випадку мова йде про косому вигині.
Розтягування-стиснення
Різні види деформації, фізика яких досить добре вивчена, рідко використовуються для вирішення різних завдань. Однак при навчанні в школі один з них найчастіше застосовується для визначення рівня знань учнів. Крім цього назви, у даного типу деформації також присутній інше, яке звучить так: лінійне напружений стан.
Розтягування (стиснення) відбувається, якщо сила, що впливає на об`єкт, проходить через центр його маси. Якщо говорити про візуальному прикладі, то розтягнення призводить до збільшення довжини стрижня (іноді до розривів), а стиснення - до зменшення довжини і виникнення поздовжніх вигинів. Напруга, що викликається таким видом деформації, прямо пропорційно силі, воздейсвія на тіло, і обернено пропорційно площі поперечного перерізу бруса.
закон Гука
Основний закон, розглянутий при деформації тіла. Згідно з ним, деформація, що виникає в тілі, прямо пропорційна впливає силі. Єдине застереження полягає в тому, що він застосовується лише при малих значеннях деформації, оскільки при великих значеннях і перевищенні меж пропорційності цей зв`язок стає нелінійної. У найпростішому випадку (для тонкого розтяжне бруска) закон Гука має наступний вигляд:
Ф = к * Л,
де Ф - це прикладена сила-к - коефіцієнт упругості- Л - це зміна довжини бруса.
Якщо з двома величинами все зрозуміло, то коефіцієнт (к) залежить від кількох факторів, таких як матеріал вироби і його розміри. Його значення також можна обчислити за такою формулою:
к = (Е * С) / Л,
де Е - це модуль Юнга- С - площа поперечного сеченія- Л - довжина бруса.
висновки
Насправді існує безліч способів обчислення деформації предмета. Різні види деформації використовують різні коефіцієнти. Види деформації відрізняються не тільки за формою результату, але і під силу, що впливає на об`єкт, а для обчислень вам будуть потрібні неабиякі зусилля і знання в галузі фізики. Сподіваємося, що ця стаття допоможе вам розібратися в розумінні фундаментальних фізичних законів, а також дозволить просунутися трохи далі у вивченні цього розділу фізики.
