Номер 599, страница 79 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

28. Механические свойства твёрдых тел. Глава V. Основы молекулярно-кинетической теории. Молекулярная физика и термодинамика - номер 599, страница 79.

Условие.

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

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

599. Решение

Различие в пределе упругости при сжатии и растяжении объясняется, в первую очередь, наличием в реальных материалах микроскопических дефектов, таких как трещины, поры, инородные включения и другие неоднородности структуры. Поведение этих дефектов кардинально отличается в зависимости от типа нагрузки.

Когда к материалу прикладывается растягивающая нагрузка, она стремится увеличить расстояние между атомами. В местах наличия дефектов, особенно у острых краёв микротрещин, возникает явление концентрации напряжений. Это означает, что локальное напряжение в этих точках может многократно превышать среднее напряжение, приложенное ко всему образцу. Эти высокие локальные напряжения способствуют росту и распространению трещин, что приводит к началу пластической деформации (превышению предела упругости) или разрушению при сравнительно низкой общей нагрузке.

Напротив, когда материал подвергается сжатию, внешние силы действуют в противоположном направлении. Они стремятся сомкнуть края существующих микротрещин и пор. В результате этого негативное влияние дефектов как концентраторов напряжений практически полностью устраняется. Нагрузка распределяется по сечению материала более равномерно. Чтобы вызвать пластическую деформацию при сжатии, необходимо преодолеть силы межатомного отталкивания по всему объёму, что требует значительно большего усилия, чем то, которое необходимо для распространения уже существующей трещины при растяжении.

Таким образом, из-за того, что при сжатии структурные дефекты "залечиваются", а при растяжении, наоборот, становятся источником слабости, предел упругости для большинства твердых тел (особенно хрупких, как бетон или чугун) оказывается значительно выше при сжатии.

Ответ: Предел упругости при сжатии больше предела упругости при растяжении из-за наличия в материалах микродефектов (трещин, пор). При растяжении эти дефекты становятся концентраторами напряжений, облегчая начало пластической деформации или разрушения. При сжатии, наоборот, края дефектов смыкаются, их негативное влияние нивелируется, и материал способен выдерживать большую нагрузку до начала необратимой деформации.