Механические свойства твердых тел

Политехнический колледж КГТУ им. И.Раззакова

Тема урока:

Механические свойства твёрдых тел

Преподаватель физики:

Тынышова Айнура Медеркуловна

Тема урока:

Механические свойства твёрдых тел

План урока

• Кристаллические и аморфные тела
• Виды деформаций
• Деформация и напряжение
• Решение задач

План урока

Кристаллические и аморфные тела

Виды деформаций

Деформация и напряжение

Решение задач

Кристаллические тела

Монокристаллы – твердые тела, расположенные на гладких плоских поверхностях, расположенные под определенными углами, имеющие форму правильных многогранников

Поликристаллы – твердые тела, состоящие из большого числа более мелких кристаллов

Поликристаллы изотропны

Монокристаллы обладают анизотропией

Изотропия – свойство кристаллов, заключающееся в независимости физических свойств от выбранного направления

Кристаллические тела.

Монокристаллы – твердые тела, расположенные на гладких плоских поверхностях, расположенные под определенными углами, имеющие форму правильных многогранников.

Монокристаллы обладают анизотропией.

Анизотропия – свойство кристаллов, заключающееся в зависимости каких-либо свойств кристаллов от направления

Поликристаллы – твердые тела, состоящие из большого числа более мелких кристаллов

Поликристаллы изотропны

Изотропия – свойство кристаллов, заключающееся в независимости физических свойств от выбранного направления

Анизотропия – свойство кристаллов, заключающееся в зависимости каких-либо свойств кристаллов от направления

Кристаллическая решетка

• присущее находящемуся в кристаллическом состоянии веществу правильное пространственное расположение частиц, характеризующееся периодической повторяемостью в пространстве.

Изотропия – свойство кристаллов, заключающееся в независимости физических свойств от выбранного направления.

Присущее находящемуся в кристаллическом состоянии веществу правильное пространственное расположение частиц, характеризующееся периодической повторяемостью в пространстве.

Типы кристаллических решеток

1. Триклинная

По типу кристаллической системы

2. Моноклинная

3. Орторомбическая

4. Тетрагональная

6. Гексагональная

5. Тригональная

7. Кубическая

7а. Простая

7б. Объемно-центрированная

Типы кристаллических решеток

По типу кристаллической системы делятся на следующие типы:

1. Триклинная

2. Моноклинная

3. Орторомбическая

4. Тетрагональная

5. Тригональная

6. Гексагональная

7. Кубическая

7в. Гранецентрированная

Самая плотная упаковка

Кубическая решетка

• Кальций
• Алюминий
• Свинец

• Натрий
• Калий
• Цезий
• Барий
• Железо

Здесь рассмотрен кубическая решетка твердых тел и их примеры строение и расположение молекул в криссталической решетке.

Полиморфизм — существование различных кристаллических структур у одного и того же вещества

Частный случай

Только твердые вещества

Алмаз, графит, фуллерен

Аллотропия - существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам

Полиморфизм — существование различных кристаллических структур у одного и того же вещества.

Только твердые вещества. К ним относится: алмаз, гранит, фуллерин.

Частные случай: Аллотропия - существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам.

Таким структурам имеют различные агрегатные состояния простых веществ.

Различные агрегатные состояния

Простые вещества

Аморфные вещества

• Вещества, не имеющие определенного порядка в расположении атомов.

Свойства аморфных тел

Изотропность

Упругие свойства

(при низких температурах)

Аморфные вещества.

Вещества, не имеющие определенного порядка в расположении атомов.

Свойства амортных тел:

• Изотропность,
• При низкихтемпературах имеет свойства упругости
• При нагревание текучестью обладает
• Отсутствие определенной температуры плавления.

Текучесть (при нагревании)

Отсутствие определенной

температуры плавления

Примеры аморфных веществ

К аморфным телам относятся стекло, смола, канифоль, сахарный леденец и др.

Жидкие кристаллы

Анизотропия (кристаллы)

Текучесть (жидкость)

Жидкокристаллическое состояние

Жидкие кристаллы  – состояние вещества, характеризуемое одновременно свойствами как жидкостей, так и кристаллических веществ, например, жидкие кристаллы текучи как жидкости, но при этом сохраняют ориентацию молекул наподобие кристаллов. На схеме указан свойства жидких кристаллов.

Виды деформаций

Среди деформаций, возникающих в твердых телах, можно выделить пять основных видов:

• Растяжение
• Сжатие
• Сдвиг
• Кручение
• Изгиб.

Твердые тела при определенном действие силы могут обладать деформацией. Деформацией  (от лат.  deformatio  − искажение) называют любое изменение размеров и фор­мы тела. Деформации бывают разных видов: растяжения, сжатия, сдвига, изгиба, кручения. Все пере­численные виды деформации возможны в твердых телах. В жидкостях и газах возможны только деформации объемного сжатия и растяжения, т. к. эти среды не обладают упругостью формы, а только объема (как известно, жидкость принимает форму сосуда, в котором находится, а газ занимает весь предоставленный ему объем).

Деформация называется  упругой , если она возникает и исчезает одновременно с внешним воз­действием.

Деформация, которая не исчезает после прекращения внешнего воздействия, называется  плас­тической .

Характеристики деформаций

Механическое напряжение - величина, характеризующая действие внутренних сил упругости в деформированном твердом теле

1 Паскаль

Характеристики деформаций.

Механическое напряжение - величина, характеризующая действие внутренних сил упругости в деформированном твердом теле и вычисляется следующей формулой сигма равен сила деленая на площадь. Единица измерения: ньютон деленая метр в квадрате.

Модуль упругости (модуль Юнга)- величина, характеризующая упругие свойства материала и выражается следующей формулой Е равно к умноженное на л нулевое и деленное на площадь.

Модуль упругости (модуль Юнга)- величина, характеризующая упругие свойства материала

1 Паскаль

12

Закон Гука

• при упругой деформации тела напряжение прямо пропорционально относительному удлинению тела:

Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исход­ное положение, называется  силой упругости . Сила упругости возникает и при растяжении (например, если подвесить гирю на нить), и при изгибе, и при других видах деформации. Силы упругости возникают всегда при попытке изменить форму или объем твердого тела, при изменении объема жидкости или газа. Закон Гука  гласит: Сила  упругости , возникающая при  упругой деформации  растяжения или сжатия тела, пропорциональна абсолютному значению изменения длины тела.

12

Модуль упругости

При малых (упругих) деформациях растяжения и сжатия отношение механического напряже­ния σ к относительному удлинению ε называется модулем упругости Е (модулем Юнга):

Мо́дуль Ю́нга  (синонимы:  модуль  продольной  упругости ,  модуль  нормальной  упругости ) — физическая величина, характеризующая способность материала сопротивляться растяжению, сжатию при  упругой деформации . Обозначается большой буквой Е. Назван в честь английского физика XIX века Томаса  Юнга . Она выражается следующей формулой указанной на слайде.

12

Запас прочности

Коэффициентом безопасности (или запасом прочности) называется отношение предела пропорциональности данного материала к максимальному напряжению , которое будет испытывать деталь конструкции в работе:

Запас прочности. Коэффициентом безопасности (или запасом прочности) называется отношение предела пропорциональности данного материала к максимальному напряжению , которое будет испытывать деталь конструкции в работе и выражается следующей формулой указанной на презентации.

12

Предел упругости — максимальное напряжение в материале, при котором деформация еще является упругой

Пластичные материалы — материалы, у которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформацию

Хрупкие материалы — материалы, которые разрушаются при незначительных нагрузках

Пластичность - способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации

Хрупкость - способность материала разрушаться без образования заметных остаточные деформации

Максимальное значение нормального напряжения, при котором еще не возникает остаточная деформация, называют пределом упругости. (Предел упругости лишь на сотые доли процента превышает предел пропорциональности.)

Пластичные материалы — материалы, у которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформацию

Хрупкие материалы — материалы, которые разрушаются при незначительных нагрузках.

Пластичность - способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации.

Хрупкость - способность материала разрушаться без образования заметных остаточные деформации.

Эти свойства зависят от температуры и скорости нагружения.

Предел прочности — максимальное напряжение, возникающее в теле до его разрушения.

Эти свойства зависят от температуры и скорости нагружения

Предел прочности — максимальное напряжение, возникающее в теле до его разрушения

12

Домашняя работа:

Написать ЭССЕ на тему:

1. Самые большие кристаллы в природе.

2. Применение аморфных, кристаллических тел в науке и технике.

3. Искусственные и вулканические, естественные и искусственные аморфные тела в природе.

4. Какая польза от кристаллов?

Спасибо за внимание студенты и домашняя работа

Написать ЭССЕ на тему:

1. Самые большие кристаллы в природе.

2. Применение аморфных, кристаллических тел в науке и технике.

3. Искусственные и вулканические, естественные и искусственные аморфные тела в природе.

4. Какая польза от кристаллов?