Твердость тела обусловлена силами сцепления, действующими между молекулами.
Смачиванием называется сцепление между молекулами различных веществ (стекла и воды). Смачиванием объясняется крашение (рисование), склеивание, пайка, никелировка, хромирование и т.п.
Твердостью называется сопротивление тела, которое оно оказывает вдавливанию или царапанью его поверхности.
Шкала твердости (минералогическая):
1.-тальк, 2.- гипс, 3. -известковый шпат, 4.- плавиковый шпат, 5. -апатит, 6. -полевой шпат, 7. -кварц, 8. -топаз, 9. -корунд, 10. -алмаз.
Каждое тело из этой последовательности царапает любое предыдущее.
Тела, которые после растяжения или сжатия восстанавливают свою первоначальную форму, называются упругими; тела, сохраняющие деформацию, - пластическими. Если деформация превышает известный предел (предел упругости), тело не полностью восстанавливает свою форму.
Коэффициент растяжения ε представляет растяжение, возникающее в стержне длиной 1 м с поперечным сечением 2 мм 2 при воздействии на него растягивающей силой 1 кп. Коэффициент растяжения ε представляет собой константу вещества; ее обратное значение называется модулем растяжения (Е).
Растяжение d = (ε l P): s |
l - длина в метрах, Р - растягивающая сила в килопондах, s - поперечное сечение в кв.мм.
ε = 1: Е (мм/кп),
тогда d получается в метрах.
Предел прочности (на растяжение) представляет собой ту силу, при которой наступает разрыв.
Предел прочности (на раздавливание) представляет собой ту силу, при которой происходит раздавливание
Изгиб и кручение также вызывают упругие силы сопротивления. Для всех упругих сил примени́м закон Гука(1678):
Ниже предела упругости растяжение, сжатие изгиб и кручение пропорциональны деформирующим силам |
Технически допустимая нагрузка значительно меньше предела прочности. Запасом прочности называют отношение предела прочности на растяжение или раздавливание к допустимому напряжению.
Вещество | Коэффициент растяжения ε | Предел прочности на растяжение кп/мм2 | Предел прочности на раздавливание кп/мм2 |
сталь железо медь алюминий свинец стекло дуб (параллельно волокнам) | 0,000045 0,000053 0,00008 0,00014 0,0006 0,00014 0,0007 | 70 ± 120 40 ± 60 15 ± 30 17 ± 20 1,4 ± 1,8 0,7 ± 3 6 ± 10 | 100 ± 300 60 ± 90 28 ± 40 7,5 ± 10 5,4 |
Кинетическая энергия твёрдого тела.
Для твёрдого тела имеет место формула:
Нужно различать кинетическую энергию твёрдого тела при различных видах его движения.
Кинетическая энергия тела твёрдого движущегося поступательно.
При поступательном движении, все скорости одинаковы. Тогда:
Кинетическая энергия твёрдого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.
Модуль скорости любого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси: .
Подставим это в (1):
Кинетическая энергия твёрдого тела совершающего плоское движение.
При плоском движении тела, всегда перпендикулярен плоскости движения и совпадают с осью CZ2.
Заключение: если материальная система состоит из нескольких тел, то её кинетическая энергия будет равен сумме всех кинетических энергий.
Теорема об изменении кинетической энергии системы.
Пусть система состоит из n точек, где - равнодействующая внутренних сил, - равнодействующая внешних сил.
Теорема об изменения кинетической энергии для S-ой точки в дифференциальной форме.
Дифференциал кинетической энергии системы равен сумме элементарных работ всех внешних и внутренних тел системы.
Теорема в интегральной форме.
Эта теорема для S-ой точки имеет вид: .
Просуммируем равенство по всем точкам:
Равенство (2) выражает теорему в интегральной форме: изменение кинетической энергии системы на некотором её перемещении, равно сумме работ всех внешних и внутренних сил на этом же перемещении. В случае не изменяемых систем: .
Колебания материально точки подразделяют на свободные и вынужденные. Свободные возникают в результате вывода системы из равновесия и в дальнейшем предоставляют ей возможность колебаться свободно, без приложения внешних сил. Вынужденные - это колебания точки и мех-ой системы, происходящие по действием приложенной к ней периодической, гармонической, вынуждающей силы.