|
|
|
|
|
Глава 7. Свойства твёрдых тел и жидкостей
§ 41. Деформация твёрдого тела. Виды деформации (окончание)Пусть один конец стержня закреплён, а на другой действуют две параллельные и противоположно направленные силы, лежащие в плоскости, перпендикулярной оси вращения тела (рис. 117). При этом слои стержня повернутся друг относительно друга на некоторый угол. Возникающую деформацию называют кручением.
Наблюдать деформацию кручения можно, если взять резиновую трубку и вращать её концы в противоположных направлениях. Предварительно начерченная вдоль трубки прямая примет форму винтовой линии. Деформация кручения возникает при завинчивании гаек, ей подвергаются детали машин, передающие вращательное движение: валы, на которые насажены зубчатые колёса, карданный вал автомобиля и др. Деформация изгиба наблюдается в случае, показанном на рисунке 118. Изгибу подвержены рельсы железнодорожного пути, балки перекрытий в зданиях, коромысло весов и т. п. Как видно из рисунка 118, при изгибе выпуклая сторона тела растягивается, а вогнутая — сжимается. Таким образом, изгиб сводится к растяжению и сжатию различных частей тела.
Внутри изгибаемого тела находится слой, который меняет свою форму, но не меняет длину, т. е. не испытывает ни растяжения, ни сжатия. Этот слой называют нейтральным. Вблизи нейтрального слоя тело почти не испытывает деформации, и возникающая здесь сила упругости мала. Поэтому в деталях, подверженных изгибу, можно уменьшить площадь сечения около нейтрального слоя. В строительных конструкциях сплошные стержни заменяют трубами (рис. 119, а), брусья — тавровыми или двутавровыми балками (рис. 119, б), а также швеллерами (рис. 119, в). Это позволяет сэкономить металл и облегчить конструкции, не уменьшая их прочности.
Встречающиеся в телах деформации весьма разнообразны, чаще всего наблюдаемая деформация является сложной и представляет собой несколько деформаций одновременно. Любой вид деформации может быть сведён к двум наиболее простым: растяжению (сжатию) и сдвигу. Рассмотренные виды деформации могут быть как упругими, так и пластическими. Вопросы для самопроверки 1. Чем отличается упругая деформация от пластической? 2. Поясните, почему абсолютно упругая деформация является идеализацией. 3. Объясните причину возникновения в теле силы упругости при растяжении. 4. Перечислите основные виды деформации. Приведите примеры. 5. Почему в конструкциях можно сплошные детали заменять полыми? Упражнение 28 1. Почему пружинные динамометры с течением времени начинают давать неверные показания? 2. Почему струнные музыкальные инструменты нуждаются в периодической настройке? 3. Приведите примеры использования трубчатых конструкций в технике и трубчатого строения в природе. 4. Каким преимущественно деформациям подвергается опора моста; струна гитары?
|
|
|