Що таке деформація? Види деформації

З процесом деформації людина починає стикатися з перших днів свого життя. Вона дозволяє нам відчувати дотики. Яскравим прикладом деформації з дитинства можна згадати пластилін. Існують різні види деформації. Фізика розглядає і вивчає кожен з них. Для початку введемо визначення самого процесу, а потім поступово розглянемо можливі класифікації та види деформації, які можуть виникати в твердих об'єктах.

види деформації

Визначення

Деформація - це процес переміщення частинок і елементів тіла щодо взаємного розташування в тілі. Простіше кажучи, це фізична зміна зовнішніх форм будь-якого об'єкта. Є такі види деформації:

зрушення;
кручення;
вигин;
деформація стиснення.

Як і будь-яку іншу фізичну величину, деформацію можна виміряти. У найпростішому випадку використовується така формула:

е = (р₂-р₁) / Р_1,

де е - це найпростіша елементарна деформація (збільшення або зменшення довжини тіла) - р₂ і р₁ - довжина тіла після і до деформації відповідно.

види деформації фізика

Класифікація

У загальному випадку можна виділити наступні види деформації: пружні і непружні. Пружні, або оборотні, деформації зникають після того, як пропадає впливає на них сила. Основа цього фізичного закону використовується в силових тренажерах, наприклад, в еспандері. Якщо говорити про фізичної складової, то в основі лежить оборотне усунення атомів - вони не виходять за межі взаємодії та рамки міжатомних зв'язків.

Непружні (незворотні) деформації, як ви розумієте, є протилежним процесом. Будь-яка сила, яку доклали до тіла, залишає сліди / деформацію. До цього типу впливу відноситься і деформація металів. При такому типі зміни форми найчастіше можуть змінюватися і інші властивості матеріалу. Наприклад, при деформації, викликаної охолодженням, може збільшитися міцність виробу.

Зрушення

Як вже було сказано, існують різні види деформації. Вони поділяються за характером зміни форми тіла. У механіці зрушенням називають таку зміну форми, при якому нижня частина бруса закріплена нерухомо, а сила прикладається дотично до верхньої поверхні. Відносна деформація зсуву визначається за такою формулою:

tgQ = Х₁₂/ В,

де Х₁₂ - це абсолютний зсув шарів тіла (тобто відстань, на яку змістився шар) - В - це відстань між закріпленим підставою і паралельним зрушеним шаром.

види механічних деформацій

Кручення

Якщо види механічних деформацій поділяли б по складності обчислень, то цей зайняв би перше місце. Такий вид зміни форми тіла виникає при впливі на нього двох сил. При цьому зміщення будь-якої точки тіла відбувається перпендикулярно до осі впливають сил. Говорячи про такий тип деформації, слід згадати такі величини, що підлягають обчисленню:

Ф - кут закручування циліндричного стрижня.
Т - момент дії.
Л - довжина стрижня.
Г - момент інерції.
Ж - модуль зсуву.

Формула виглядає так:

Ф = (Т * Л) / (Г * Ж).

Інша величина, що вимагає обчислення, це відносний кут закручування:

Q = Ф / Л (значення беруться з попередньої формули).

Вигин

Це вид деформації, що виникає при зміні положення і форми осей бруса. Він також поділяється на два типи - косою і прямий. Прямий вигин - це такий вид деформації, при якому діюча сила доводиться прямо на вісь розглянутого бруса, в будь-якому іншому випадку мова йде про косому вигині.

Розтягування-стиснення

Різні види деформації, фізика яких досить добре вивчена, рідко використовуються для вирішення різних завдань. Однак при навчанні в школі один з них найчастіше застосовується для визначення рівня знань учнів. Крім цієї назви, у даного типу деформації також присутній інше, яке звучить так: лінійне напружений стан.

деформація металів

Розтягнення (стиснення) відбувається, якщо сила, що впливає на об'єкт, проходить через центр його маси. Якщо говорити про візуальному прикладі, то розтягнення призводить до збільшення довжини стрижня (іноді до розривів), а стиснення - до зменшення довжини і виникнення поздовжніх вигинів. Напруга, що викликається таким видом деформації, прямо пропорційно силі, воздейсвія на тіло, і обернено пропорційно площі поперечного перерізу бруса.

Закон Гука

Основний закон, розглянутий при деформації тіла. Згідно з ним, деформація, що виникає в тілі, прямо пропорційна воздействующей силі. Єдине застереження полягає в тому, що він застосовний тільки при малих значеннях деформації, оскільки при великих значеннях і перевищенні межі пропорційності цей зв'язок стає нелінійної. У найпростішому випадку (для тонкого розтяжне бруска) закон Гука має наступний вигляд:

Ф = к * Л,

де Ф - це прикладена сила-к - коефіцієнт упругості- Л - це зміна довжини бруса.

Якщо з двома величинами все зрозуміло, то коефіцієнт (к) залежить від декількох факторів, таких як матеріал виробу і його розміри. Його значення також можна обчислити за такою формулою:

к = (Е * С) / Л,

де Е - це модуль Юнга- С - площа поперечного сеченія- Л - довжина бруса.

деформація стиснення

Висновки

Насправді існує безліч способів обчислення деформації предмета. Різні види деформації використовують різні коефіцієнти. Види деформації відрізняються не тільки за формою результату, але і по силам, що впливає на об'єкт, а для обчислень вам будуть потрібні неабиякі зусилля і знання в галузі фізики. Сподіваємося, що ця стаття допоможе вам розібратися в розумінні базових фізичних законів, а також дозволить просунутися трохи далі у вивченні цього розділу фізики.

Особистість