Номер 2, страница 450 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Авторы: Мякишев Г. Я., Синяков А. З.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый колесо обозрения, статор и ротор изображены
ISBN: 978-5-09-087885-2
Популярные ГДЗ в 10 классе
Параграф 9.4. Пластичность и хрупкость. Глава 9. Механика деформируемых тел. Движение твёрдых и деформируемых тел - номер 2, страница 450.
№2 (с. 450)
Условие. №2 (с. 450)
скриншот условия

2. Как при проектировании различных архитектурных сооружений учитываются следующие параметры: пределы пропорциональности и упругости, предел и запас прочности, пластичность, хрупкость? Аргументируйте на конкретных примерах.
Решение. №2 (с. 450)
При проектировании различных архитектурных сооружений учёт механических свойств материалов является основополагающим принципом для обеспечения безопасности, надежности и долговечности конструкций. Каждый из перечисленных параметров играет свою уникальную роль в расчетах и выборе материалов.
Пределы пропорциональности и упругости
Предел пропорциональности (${\sigma_{пц}}$) — это максимальное напряжение, до которого деформация прямо пропорциональна напряжению (справедлив закон Гука). Предел упругости (${\sigma_{упр}}$) — это максимальное напряжение, после снятия которого в материале не возникает остаточных (пластических) деформаций, то есть он полностью восстанавливает свою форму и размеры. На практике эти два значения для многих материалов очень близки.
В архитектурном проектировании эти пределы определяют область безопасной эксплуатации. Все элементы конструкции рассчитываются таким образом, чтобы при нормальных условиях эксплуатации (собственный вес, вес людей, мебели, снеговая и ветровая нагрузки) напряжения в них не превышали предел упругости. Это гарантирует, что конструкция не будет накапливать необратимые деформации с течением времени. Например, балка перекрытия в здании должна прогибаться под нагрузкой, но после её снятия полностью возвращаться в исходное положение. Если напряжение превысит предел упругости, балка получит остаточный прогиб, что является недопустимым дефектом.
Пример: При проектировании моста стальные балки и тросы рассчитываются так, чтобы под весом транспорта и пешеходов напряжения в них оставались в упругой зоне. Это позволяет мосту выдерживать тысячи циклов нагрузки и разгрузки в течение десятилетий без изменения геометрии.
Ответ: Пределы пропорциональности и упругости учитываются для того, чтобы конструкция под действием эксплуатационных нагрузок работала без накопления остаточных деформаций, сохраняя свою первоначальную форму и несущую способность.
Предел и запас прочности
Предел прочности (${\sigma_{в}}$) — это максимальное напряжение, которое материал способен выдержать перед тем, как начнётся его разрушение. Запас прочности ($n$) — это безразмерный коэффициент, показывающий, во сколько раз предельное напряжение (разрушающее) больше рабочего (эксплуатационного) напряжения: $n = \frac{\sigma_{в}}{\sigma_{раб}}$. Для пластичных материалов чаще используется предел текучести ${\sigma_{т}}$.
Запас прочности — это важнейшая мера обеспечения безопасности. Он вводится в расчеты для компенсации целого ряда неопределенностей: возможных кратковременных перегрузок, неоднородности материала, износа конструкции со временем, неточностей в расчетных моделях и дефектов, допущенных при строительстве. Величина запаса прочности регламентируется строительными нормами и зависит от степени ответственности сооружения (например, для атомной станции он будет гораздо выше, чем для временного склада), типа нагрузки (статическая, динамическая) и надежности используемых материалов.
Пример: Железобетонная колонна в многоэтажном здании. Допустим, предел прочности бетона на сжатие составляет 30 МПа. С учетом требуемого запаса прочности, например, $n=2.5$, максимальное рабочее напряжение, на которое будет рассчитана колонна, составит всего $30 / 2.5 = 12$ МПа. Это гарантирует, что колонна не разрушится, даже если фактическая нагрузка окажется выше расчетной или качество бетона будет немного ниже заявленного.
Ответ: Предел и запас прочности используются для создания резерва несущей способности конструкции, который гарантирует ее безопасную эксплуатацию при возможных перегрузках и других неблагоприятных факторах, предотвращая разрушение.
Пластичность
Пластичность — это способность материала получать значительные остаточные деформации под нагрузкой без разрушения. Материалы, обладающие высокой пластичностью (например, сталь, алюминий), называются пластичными или вязкими.
В проектировании, особенно для зданий в сейсмоактивных зонах, пластичность является чрезвычайно важным и положительным свойством. Во-первых, пластическая деформация является наглядным индикатором перегрузки конструкции. Сильно прогнувшаяся балка предупреждает об опасности задолго до обрушения, давая время на эвакуацию и принятие мер. Во-вторых, процесс пластической деформации поглощает огромное количество энергии. При землетрясении или взрыве пластичные конструкции могут деформироваться, рассеивая энергию удара и предотвращая мгновенный коллапс.
Пример: Стальной каркас высотного здания. При сильном землетрясении специальные узлы в каркасе проектируются так, чтобы они начинали пластически деформироваться, поглощая энергию толчков. Здание может получить повреждения и потребовать ремонта, но оно не обрушится внезапно, что спасает жизни людей внутри.
Ответ: Пластичность учитывается как свойство, повышающее безопасность и живучесть конструкции, так как она обеспечивает неразрушающее поглощение энергии при аварийных воздействиях и служит предупреждением о перегрузке.
Хрупкость
Хрупкость — это свойство материала разрушаться при достижении предела прочности без сколько-нибудь заметной пластической деформации. Такое разрушение происходит внезапно и носит катастрофический характер.
Хрупкость является крайне нежелательным свойством для большинства несущих конструкций, особенно работающих на растяжение или изгиб. Поэтому проектировщики стараются либо не использовать хрупкие материалы (чугун, неармированный бетон, стекло) в ответственных элементах, либо применяют специальные конструктивные решения, которые компенсируют этот недостаток. Хрупкое разрушение опасно своей внезапностью — оно не оставляет времени на реакцию.
Пример: Бетон обладает высокой прочностью на сжатие, но очень хрупок при растяжении. Чтобы использовать его для изгибаемых элементов (балок, плит), его армируют стальной арматурой. Арматура, являясь пластичным материалом, воспринимает растягивающие усилия и предотвращает хрупкое разрушение балки. Другой пример — использование закаленного или многослойного стекла (триплекса) для фасадов. Эти технологии позволяют избежать образования крупных острых осколков при разрушении и повышают общую безопасность.
Ответ: Хрупкость учитывается как крайне опасное свойство; при проектировании принимаются специальные меры для предотвращения хрупкого разрушения, например, путем армирования хрупких материалов пластичными или использования материалов со специальной обработкой.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 2 расположенного на странице 450 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №2 (с. 450), авторов: Мякишев (Генадий Яковлевич), Синяков (Арон Залманович), углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.