§ 41. Деформация твёрдого тела. Виды деформации

Упругие и пластические деформации

1. Твёрдое тело под действием силы способно изменить свою форму. Подействовав силой на пружину, можно её растянуть (рис. 110) или сжать. Если положить линейку концами на опоры и поставить на её середину груз, то линейка прогнётся (рис. 111). В таких случаях говорят, что пружина и линейка деформировались.

Деформацией называют изменение формы или объёма тела под действием приложенной к нему силы.

Рис.

Если взять стальную линейку и изогнуть её, а затем отпустить, то линейка примет первоначальную форму. Под действием силы линейка деформировалась, а после прекращения действия силы деформация исчезла.

Деформации, полностью исчезающие после прекращения действия силы, называют упругими.

Свойство тела восстанавливать форму и объём после прекращения действия силы называют упругостью.

Если изогнуть свинцовую пластину и отпустить, то она не восстановит первоначальную форму и останется деформированной.

Деформации, которые не исчезают в теле после прекращения действия силы, называют пластическими.

В теле при этом будет сохраняться остаточная деформация. Свойство тел сохранять остаточную деформацию называют пластичностью.

Строго говоря, не существует абсолютно упругих и абсолютно пластичных тел, соответственно и деление материалов на упругие и пластичные достаточно условно. Если стальную линейку держать в изогнутом состоянии достаточно долго (несколько лет), то после прекращения действия сил её первоначальная форма не восстановится. Таким образом, проявление пластичности или упругости зависит от значения действующих сил и от времени их действия. Если силы очень велики, то упругий материал будет вести себя как пластичный.

Одни и те же материалы могут быть упругими или пластичными в зависимости от температуры. Так, кусок стали, находящийся при комнатной температуре, упруг, ему трудно придать определённую форму. Если же его сильно нагреть, то сталь станет пластичной и ей можно будет придать любую форму. Пластичный при комнатной температуре свинец становится упругим при температурах ниже -100 °С.

Объяснение упругих и пластических деформаций

2. Выясним, как происходит упругая деформация, т. е. как возникают силы упругости. Частицы кристаллического тела располагаются друг относительно друга на определённых расстояниях, и между ними действуют силы притяжения и отталкивания. Когда тело находится в недеформированном состоянии, сумма сил, действующих на каждую частицу со стороны других, равна нулю, а потенциальная энергия частиц минимальна.

Продолжение >>>