Пружна деформація. Теорія пружності

Вплив зовнішніх сил на яке-небудь тіло призводить до самих різних наслідків. Об`єкт впливу може отримати прискорення і почати рух. У процесі руху або в стані спокою всередині нього можуть статися певні зміни, які отримали назву «деформація».

Відео: 16.12-2 Закон Гука. модуль Юнга

Саме слово «деформація» походить від латинського deformatio, що означає «спотворення». Під цим поняттям прийнято мати на увазі процес, внаслідок якого відбувається зміна взаємного положення частинок тіла, тобто самі частки переміщаються відносно один одного. Деформація як результат зміни відстані міжатомних відстаней призводить до перегрупування блоків атомів. Найчастіше вона пов`язана зі зміною величин міжатомних сили. Мірою деформації є механічне напруження. Унаслідок деформування тіло може отримати сліди впливу, які залишаються, а може і відновлюватися, купуючи попереднього стану, який був у нього до зовнішнього впливу.

Якщо тіло відновлює свою форму, то даний вид деформації називається пружною. Пружна деформація, як каже спеціалізована література, це деформація, яка зникає після того, як дія зовнішніх сил припиняється. Тіло набуває колишню форму, його розміри відновлюються.

Дане визначення взято з розділу фізики, вивчає пружні деформації, який називають теорією пружності. Пружна деформація володіє відмітним властивістю: її величина не має залежності від передісторії, механічні напруги є її першопричиною. Іншими словами, вона цілком визначається і залежить від механічної напруги. У більшості речовин ця залежність з високою точність вважається прямий пропорційністю. Пружна деформація строго підпорядковується певним фізичним законом, він ще відомий як закон Гука. Максимальна напруга, при якому закон пружної деформації зберігає справедливість, називають межею пропорційності.

Деякі матеріали (каучуки, метали) мають винятковою властивістю витримувати значні показники пружною деформації, для інших речовин (пресовані матеріали, кераміка) зовсім незначна деформація пружної бути не може. максимальне механічне напруження, деформація при якому ще підпадає під визначення, прийнято називати межею плинності. Подолавши цю величину, пружна деформація переростає в пластичну.

Завдяки деформації, що має властивості пружної і періодично повторюється, спостерігається явище, що отримало назву пружних коливань. Коли ж пружні коливання починають поширюватися, то це явище називають пружними хвилями.

Розглядаючи пружну деформацію, не варто забувати, що пружно деформоване тіло має певний запас енергії. Енергія пружної деформації відноситься до виду енергій положення або, іншими словами, є потенційною. Пружно деформоване тіло здатне виконати певну роботу, відновлюючи своє колишнє стан. В ідеальному випадку величина цієї роботи дорівнює величині роботи, витраченої на процес деформування.

Відео: Кінетика деформування і руйнування металів. Навчальний фільм.

Завдяки своїм властивостям пружна деформація знаходить широке поширення в практичному житті людини. Величезне значення в самих різних механічних пристроях має використання деталей, функціонування яких безпосередньо залежить від їх здатності пружно деформуватися. Одні з них накопичують енергію, наприклад, заводна пружина в механічному годиннику, інші пом`якшують вплив зовнішніх сил на пристрій (амортизатори, ресори).

У процесі створення різних механізмів було помічено, що на властивість пружно деформуватися впливає не тільки те, з якого матеріалу виготовлена та чи інша деталь, але і те, який процес обробки вона пройшла.