Номер 2, страница 17 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества. Контрольная работа № 1. Вариант 2 - номер 2, страница 17.

Условие.

2. Почему провода линий электропередачи не натягиваются между опорами как струна, а слегка провисают?

Решение.

Провода линий электропередачи (ЛЭП) не натягивают как струну, а оставляют их слегка провисшими по нескольким важным причинам, главной из которых является учет физического явления теплового расширения и сжатия материалов.

Основная причина — это тепловое расширение и сжатие. Провода, изготовленные из металлов (например, алюминия со стальным сердечником), изменяют свою длину в зависимости от температуры. Летом, в жаркую погоду, они удлиняются и провисают сильнее, а зимой, при низких температурах, наоборот, сжимаются и укорачиваются. Это изменение длины, ${\Delta L}$, описывается формулой:

${\Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T}$

где $L_0$ — первоначальная длина провода, ${\alpha}$ — коэффициент линейного теплового расширения, а ${\Delta T}$ — изменение температуры.

Если бы провод был туго натянут в теплое время года, то зимой, при охлаждении, он бы сильно укоротился. Поскольку концы провода жестко закреплены на опорах, это привело бы к возникновению колоссального механического напряжения. Такая чрезмерная сила натяжения могла бы превысить предел прочности материала и вызвать обрыв провода, либо повредить или даже опрокинуть опоры ЛЭП.

Кроме того, провисание необходимо для компенсации дополнительных нагрузок. Зимой на проводах может образовываться наледь или налипать мокрый снег, что значительно увеличивает их вес. Сильный ветер также создает дополнительное динамическое натяжение.

Таким образом, провисание проводов — это не недостаток, а необходимое и тщательно рассчитанное инженерное решение («стрела провеса»). Оно обеспечивает запас длины, который позволяет проводам выдерживать сокращение из-за холода и дополнительные нагрузки, сохраняя натяжение в безопасных пределах и обеспечивая надежность всей линии.

Ответ: Провода линий электропередачи оставляют провисшими для того, чтобы компенсировать их укорачивание (тепловое сжатие) при низких температурах зимой. Если бы провода были сильно натянуты, то при охлаждении в них возникло бы огромное механическое напряжение, которое могло бы привести к их обрыву или повреждению опор. Запас провисания также необходим для компенсации дополнительных нагрузок от ветра, снега и льда.