Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел

§ 17. Свойства твёрдых тел

В каких случаях в теле возникает упругая деформация?

Чем отличается упругая деформация от пластической?

1. Всевозможные детали машин, инструменты и другие предметы изготовлены из твёрдых материалов. Это связано с тем, что только твёрдые тела имеют определённую собственную форму, которую сохраняют при отсутствии внешних воздействий.

Твёрдые тела обладают и такими свойствами, как прочность, упругость, пластичность, хрупкость, твёрдость, и другими, которые учитываются и используются в практике.

2. Твёрдость очень важна для инструментов, деталей машин. Детали машин при работе трутся друг о друга. Если бы они не были достаточно твёрдыми, то на них образовывались бы выбоины. Режущие и давящие инструменты тоже должны быть твёрдыми, иначе они будут менять свою форму, а не форму обрабатываемой детали. Твёрдость — важное свойство дорожных покрытий. Если покрытие не будет достаточно твёрдым, то в нём могут образоваться вмятины, что мешает движению.

Твёрдость двух тел или веществ можно сравнить, поцарапав их друг о друга. Например, железо царапает медь, но медь не оставляет царапин на железе. Значит, железо твёрже меди. В свою очередь, медь твёрже олова. Самое твёрдое тело — алмаз. Алмазы укрепляют на концах резца (например, стеклореза) и сверла бура для бурения скважин.

Если расположить химические элементы и минералы в порядке возрастания их твёрдости, получим следующий ряд: графит — олово — сера — серебро — медь — платина — железо — титан — марганец — опал — вольфрам — топаз — корунд — алмаз.

Самой твёрдой древесной породой является железное дерево, за ним следуют граб, ясень, дуб, рябина. Наименьшей твёрдостью обладают тополь и ель.

3. Прочность тела тем выше, чем большие усилия нужно приложить, чтобы его разрушить. Совершенно очевидно, что прочность — одно из важнейших свойств материалов. Во время работы машин возникают силы, которые деформируют детали. Естественно, детали не должны разрушаться. Прочность нужна не только деталям машин и механизмов, но и опорам и перекрытиям зданий, покрытиям дорог и т. д.

4. Способность материала разрушаться характеризуется хрупкостью. Тело является хрупким, если оно разрушается при небольшой деформации. Например, фарфор и стекло — хрупкие материалы. Хрупкость и прочность — взаимоисключающие свойства. Однако не надо думать, что хрупкость всегда вредна. Ведь детали при изготовлении нужно обрабатывать на станках. Это легче сделать, если материал не слишком твёрд и прочен.

5. Упругость и пластичность. Свойство тел восстанавливать свою форму после прекращения действия силы называют упругостью, а сохранять деформацию — пластичностью.

Не существует абсолютно упругих и абсолютно пластичных тел. Одно и то же тело может быть упругим при одних условиях и пластичным при других. Так, кусок стали упруг при комнатной температуре: его форму трудно изменить. Если его нагреть, то сталь станет пластичной и ей можно придать любую форму.

Окончание >>>