Вариант 2, страница 38 - гдз по физике 10 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-23. Механические свойства твердых тел - страница 38.

Условие.

Вариант 3

1. Что называется монокристаллом?

А. Твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.

Б. Твердое тело, состоящее из беспорядочно сросших-ся кристаллов.

В. Твердое тело, для которого характерно неупорядо-ченное расположение частиц в пространстве.

2. Что называется изотропией кристаллов?

А. Зависимость физических свойств поликристаллов от направления.

Б. Независимость физических свойств поликристал-лов от направления.

В. Зависимость физических свойств монокристаллов от направления.

3. Какая деформация называется пластической?

А. Деформация, которая не исчезает после прекраще-ния действия внешних сил.

Б. Деформация, которая исчезает после прекращения действия внешних сил.

В. Деформация, которая возникает в процессе дейст-вия внешних сил на тело.

4. Что называется пределом упругости?

А. Минимальное напряжение в материале, при кото-ром деформация еще является упругой.

Б. Максимальное напряжение в материале, при кото-ром деформация еще является упругой.

В. Физическая величина, показывающая, при какой внешней силе, действующей на вещество, происходит разрушение тела.

5. Какого диаметра должен быть стальной стержень для крюка подъемного крана грузоподъемностью 80 кН при восьмикратном запасе прочности? Предел прочности стержня равен $6 \cdot 10^8$ Па.

А. 1 см.

Б. 5 см.

В. 3,7 см.

Решение.

1. Монокристалл — это твердое тело, в котором атомы, ионы или молекулы расположены в строго определенном, периодически повторяющемся порядке, образуя единую кристаллическую решетку по всему объему. В отличие от поликристаллов, состоящих из множества мелких, беспорядочно ориентированных кристалликов (зерен), и аморфных тел с неупорядоченной структурой, монокристалл является структурно однородным.

Ответ: А. Твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.

2. Изотропия — это свойство материала иметь одинаковые физические свойства (например, теплопроводность, упругость, электропроводность) во всех направлениях. В то время как монокристаллы обычно анизотропны (их свойства зависят от направления), поликристаллические тела, состоящие из большого числа беспорядочно ориентированных кристаллитов, в макроскопическом масштабе ведут себя как изотропные, так как анизотропия отдельных кристаллитов усредняется по всем направлениям. Таким образом, изотропия — это независимость физических свойств от направления, что характерно для поликристаллов.

Ответ: Б. Независимость физических свойств поликристаллов от направления.

3. Пластическая деформация — это вид деформации твердого тела, при которой после снятия внешней нагрузки тело не возвращается к своей первоначальной форме и размерам, то есть сохраняет остаточные изменения. Она возникает, когда напряжение в материале превышает предел упругости. В отличие от упругой деформации, которая полностью исчезает после прекращения действия сил.

Ответ: А. Деформация, которая не исчезает после прекращения действия внешних сил.

4. Предел упругости — это максимальное механическое напряжение, при котором деформация тела остается упругой. Это означает, что до достижения этого предела тело полностью восстанавливает свою форму и размеры после снятия нагрузки. Если напряжение превышает предел упругости, в материале возникают необратимые, пластические деформации.

Ответ: Б. Максимальное напряжение в материале, при котором деформация еще является упругой.

5. Дано:

Грузоподъемность (сила), $F = 80$ кН
Запас прочности, $n = 8$
Предел прочности, $\sigma_{пр} = 6 \cdot 10^8$ Па

$F = 80 \text{ кН} = 80 \cdot 10^3 \text{ Н}$

Найти:

Диаметр стержня, $\text{d}$ - ?

Решение:

Запас прочности $\text{n}$ определяется как отношение предела прочности материала $\sigma_{пр}$ к допускаемому (рабочему) напряжению $[\sigma]$:

$n = \frac{\sigma_{пр}}{[\sigma]}$

Отсюда можем найти допускаемое напряжение в материале стержня:

$[\sigma] = \frac{\sigma_{пр}}{n} = \frac{6 \cdot 10^8 \text{ Па}}{8} = 0.75 \cdot 10^8 \text{ Па}$

Допускаемое напряжение также связано с максимальной силой $\text{F}$ и площадью поперечного сечения стержня $\text{S}$ по формуле:

$[\sigma] = \frac{F}{S}$

Выразим минимально необходимую площадь поперечного сечения стержня:

$S = \frac{F}{[\sigma]} = \frac{80 \cdot 10^3 \text{ Н}}{0.75 \cdot 10^8 \text{ Па}} \approx 1.067 \cdot 10^{-3} \text{ м}^2$

Площадь поперечного сечения круглого стержня вычисляется по формуле:

$S = \frac{\pi d^2}{4}$

Выразим из этой формулы диаметр $\text{d}$:

$d^2 = \frac{4S}{\pi}$

$d = \sqrt{\frac{4S}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \cdot 1.067 \cdot 10^{-3} \text{ м}^2}{\pi}} \approx \sqrt{1.359 \cdot 10^{-3} \text{ м}^2} \approx 0.0368 \text{ м}$

Переведем результат в сантиметры, умножив на 100:

$d \approx 0.0368 \cdot 100 \text{ см} \approx 3.68 \text{ см}$

Полученное значение при округлении до десятых долей равно 3,7 см, что соответствует варианту В.

Ответ: В. 3,7 см.