Учебно-методический комплекс учебной дисциплины ОДП. 03 Физика (стр. 10 )

Литература.

1. Фирсов для профессий м специальностей технического и естественно - научного профилей: учебник: Рекомендовано ФГУ «ФИРО»/ Под редакцией – М.: «Академия», 2011 – 432с.

2. Трофимова для профессий и специальностей технического и естественно – научного профилей: Сборник задач: учеб. пособие/ , - М.: «Академия», 2011. – 304 с.

Практическое занятие №11

Тема: «Решение задач по теме

«механические свойства твёрдых тел»

Цель: закрепление знаний формул и теории по теме «Механические свойства твёрдых тел», развитие умений применять знания в новой ситуации.

Теоретическая часть

Внешнее механическое воздействие на тело вызывает смещение атомов из равновесных положений и приводит к изменению формы и объема тела, т. е. к его деформации.

 Деформацию сжатия и растяжения можно характеризовать абсолютным удлинением Δl , равным разности длин образца до растяжения l0 и после него l :

Отношение абсолютного удлинения  к длине образца  называется относительным удлинением :

При деформации тела возникают силы упругости. Физическая величина, равная отношению модуля силы упругости к площади сечения тела, называется механическим напряжением :

За единицу механического напряжения в СИ принят паскалъ (Па). .

Модуль упругости. При малых деформациях напряжение прямо пропорционально относительному удлинению:

.

Коэффициент пропорциональности Е в уравнении называется модулем упругости. Модуль упругости одинаков для образцов любой формы и размеров, изготовленных из одного материала:

.

Графическое изображение зависимости напряжения от относительного удлинения называется диаграммой растяжения. 

 

Закон Гука выполняется при небольших деформациях. Максимальное напряжение , при котором еще выполняется закон Гука, называется пределом пропорциональности. За пределом пропорциональности (точка А) напряжение перестает быть пропорциональным относительному удлинению; до некоторого напряжения после снятия нагрузки размеры тела восстанавливаются полностью. Такая деформация называется упругой. Максимальное напряжение , при котором деформация еще остается упругой, называется пределом упругости (точка В). Большинство металлов испытывает упругую деформацию до значений .

 При напряжениях, превышающих предел упругости , образец после снятия нагрузки не восстанавливает свою форму или первоначальные размеры. Такие деформации называются остаточными или пластическими.

 В области пластической деформации (участок CD) деформация происходит почти без увеличения напряжения. Это явление называется текучестью материала.

 За пределом текучести кривая напряжений поднимается и достигает максимума в точке Е. Напряжение, соответствующее точке Е, называется пределом прочности . После точки Е кривая идет вниз и дальнейшая деформация вплоть до разрыва (точка К) происходит при все меньшем напряжении.

Вопросы для повторения.

1.  Дайте определение аморфному телу.

2.  Сформулируйте понятие анизотропии кристаллов.

3.  Перечислите виды деформации и приведите их примеры.

4.  Дайте определение пределу прочности и упругой деформации.

5.  Объясните почему кубик вырезанный из монокристалла нагреваясь может превратиться в параллелепипед.

6.  Докажите, что скорость роста кристалла, помещенного в перенасыщенный раствор различна по разным направлениям.

Ход работы

ЧАСТЬ А.

Решите тест.

Вариант 1

1.Определите изменение механического напряжения, возникающего в стальном стержне, если, не меняя действующей на него силы и площади поперечного сечения стержня, его длину увеличить в два раза

1) увеличится в 2 раза

2) уменьшится в 2 раза

3) не изменится

4) увеличится в 4 раза

2.Единица механического напряжения в СИ 

1) Па 2) Н  3) Н/м  4) Дж/м2.

3.Модуль Юнга характеризует  1) механические свойства тела   2) механические свойства вещества, из которого сделано форму форму и объем тела

4.Определите чему равно механическое напряжение, возникающее в медной проволоке при ее относительном удлинении 0,002. Модуль Юнга меди 1,0∙1011 Па. 

1) 0,5∙1014 Па 2) 1,0∙1011 Па  3) 4,0∙108 Па  4) 2,0∙108 Па.

5.Запас прочности чугуна равен 7. Это означает, что 

1) допустимое механическое напряжение в 7 раз больше предела прочности 2) допустимое механическое напряжение в 7 раз меньше предела прочности 3) предел прочности чугуна в 7 раз больше модуля Юнга 

4) предел прочности чугуна в 7 раз меньше модуля Юнга.

6. На диаграмме растяжения материала укажите область упругих деформаций

Вариант 2

1.Определите изменение механического напряжения, возникающего в стальном стержне, если, не меняя действующей на него силы и площади поперечного сечения стержня, его длину уменьшить в 2 раза

 1) увеличится в 2 раза

2) уменьшится в 2 раза

3) не изменится

4) уменьшится в 4 раза.

2.Единица модуля Юнга в СИ 

1) Па   2) Н   3) Н/м   4) модуль Юнга – величина безразмерная.

3.Жесткость тела зависит 

1) от длины и площади поперечного сечения тела  

2) только от свойств вещества, из которого сделано тело

3) только от формы тела

4) от длины, площади поперечного сечения тела и от свойств вещества, из которого оно сделано.

4.Найдите механическое напряжение, возникающие в стальной проволоке при ее относительном удлинении 0,004. Модуль Юнга стали 2,0∙1011 Па.  

 1) 0,5∙1014 Па 2) 2,0∙1011 Па  3) 1,6∙109 Па  4) 8,0∙108 Па.

5.Запас прочности дерева равен 8. Это означает, что 

1) предел прочности дерева в 8 раз больше модуля Юнга  

2) предел прочности дерева в 8 раз меньше модуля Юнга

3) допустимое механическое напряжение в 8 раз больше предела прочности

4) допустимое механическое напряжение в 8 раз меньше предела прочности. 

6. На рисунке приведен график зависимости механического напряжения σ, возникающего в бетонной свае, от её относительного сжатия ε. Выберите из предложенных ниже уравнений уравнение зависимости σ = σ(ε), которое выражает данный график.

Решите задачи.

ЧАСТЬ В.

1.  Балка длиной 5 м с площадью поперечного сечения 100см2 под действием сил по 10 кН,, приложенных к её концам сжалась на 1 см. Найдите относительное сжатие и механическое напряжение.

2.  При растяжении алюминиевой проволоки длиной 2 м в ней возникло механическое напряжение 35 МПа. Найдите относительное и абсолютное удлинения.

3.  Найдите напряжение возникающее в стальном тросе при его относительном удлинении 0,001.