Номер 5, страница 328 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 70. Механические свойства твёрдых тел. 12. Твёрдое тело. Молекулярная физика - номер 5, страница 328.

Условие.

5. Почему предел упругости при сжатии больше предела упругости при растяжении?

Решение.

Различие в пределах упругости при сжатии и растяжении обусловлено микроскопической структурой реальных материалов. Любой материал, даже самый однородный на вид, содержит в себе множество микродефектов: пор, трещин, инородных включений.

Когда к телу прикладывается растягивающая сила, эти микродефекты становятся концентраторами напряжений. На острых краях микротрещин механическое напряжение ($ \sigma $) может многократно превышать среднее значение по всему сечению образца. Это приводит к тому, что трещины начинают расти и раскрываться, что в итоге вызывает пластическую деформацию или разрушение материала при сравнительно небольших нагрузках. Таким образом, наличие дефектов значительно снижает сопротивление материала растяжению.

При сжатии ситуация кардинально меняется. Сжимающие силы, наоборот, способствуют закрытию микротрещин и пор. Края дефектов смыкаются, и эффект концентрации напряжений на них практически исчезает. Нагрузка распределяется по сечению материала более равномерно, и для того, чтобы вызвать пластическую деформацию, требуется приложить значительно большее усилие. Материал эффективнее сопротивляется сжатию, поскольку его внутренние дефекты "залечиваются" под действием нагрузки.

Ответ: Предел упругости при сжатии больше, чем при растяжении, потому что в реальных материалах всегда присутствуют микродефекты (трещины, поры). При растяжении эти дефекты являются концентраторами напряжений и способствуют разрушению, а при сжатии они закрываются, и их негативное влияние нивелируется, что позволяет материалу выдерживать большие нагрузки без остаточной деформации.