§ 42. Механические свойства твёрдых тел (окончание)

Хрупкость

4. Разные материалы разрушаются при разных напряжениях и соответственно при разных деформациях. Материалы, разрушающиеся при небольших деформациях, называют хрупкими.

К хрупким материалам относятся стекло, фарфор, чугун и др. Изделия из них очень легко разбить. Хрупкие материалы не обладают пластичностью. Механическое напряжение в них очень быстро растёт с увеличением деформации, поэтому разрушение наступает уже при малых деформациях. Так, чугун разрушается при относительном удлинении 0,0045. Сталь, в отличие от чугуна, не относится к хрупким материалам, она разрушается при относительном удлинении 0,15.

Твёрдость

5. Твёрдость является одним из важнейших свойств твёрдого тела. От неё зависит срок службы деталей машин и механизмов, долговечность конструкций. Работа машин и механизмов сопровождается трением, которое может привести к разрушению материалов, не обладающих достаточной твёрдостью. То же относится, например, и к опорам сооружений, которые при малой твёрдости могут сломаться при небольших напряжениях. Режущие и давящие инструменты тоже должны быть твёрдыми, иначе они будут менять свою форму, а не форму обрабатываемой детали.

Как вам уже известно, самое твёрдое тело — алмаз. Алмазы укрепляют на концах резца и сверла бура для бурения скважин.

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.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение механического напряжения.

2. Какие величины характеризуют изменение длины тела при деформации?

3. Сформулируйте закон Гука. Каковы границы его применимости?

4. Что характеризует модуль Юнга? Каков физический смысл модуля Юнга? Реально ли изменить длину металлического стержня в 2 раза?

5. От чего зависит жёсткость тела?

Упражнение 29

1. Проанализируйте таблицу 29 значений предела прочности разных материалов. Сравните прочность стали с прочностью чугуна. Что означает диапазон значений предела прочности для чугуна и свинца? Что означает отсутствие у свинца предела прочности при сжатии? Сравните поведение дуба и сосны при растяжении и сжатии.

2. В каком из алюминиевых стержней — площадью поперечного сечения 5 см² или 8 см² — возникнет большее механическое напряжение при действии на них одинаковой силы? Во сколько раз?

3. Запас прочности для чугуна может иметь значение от 6 до 8. Что это означает?

4. Чему равен предел прочности проволоки площадью поперечного сечения 2,58 • 10^-2 см², если она разрывается под действием силы 12,9 Н?

5. Проволока длиной 10 м и диаметром 0,8 мм под действием силы 100 Н удлинилась на 1 см. Каков модуль Юнга вещества, из которого сделана проволока?

Ответы

4. 5 • 10⁶ Па.

5. 2 • 10⁵ МПа.

<<< К началу