Номер 8, страница 94 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

8. Каким образом можно изменить упругие свойства тел? Например?

Решение

Упругие свойства тел, такие как жёсткость (способность сопротивляться деформации), можно изменять различными способами, воздействуя на внутреннюю структуру материала. Основные методы включают термическую, механическую обработку, изменение химического состава и создание композитных материалов.

Термическая обработка

Нагрев или охлаждение могут существенно изменить упругие свойства. При нагревании большинства металлов их модуль упругости уменьшается, то есть они становятся менее жёсткими, так как усиливаются колебания атомов в кристаллической решётке. При сильном охлаждении, наоборот, упругость может возрастать, но некоторые материалы (например, резина) становятся хрупкими.

Пример: Закалка стали — это процесс, при котором стальное изделие нагревают до высокой температуры, а затем быстро охлаждают. В результате сталь становится значительно твёрже и прочнее, хотя и более хрупкой. Чтобы уменьшить хрупкость, применяют последующий процесс — отпуск (нагрев до более низкой температуры). Стальная пружина, если ее нагреть, станет мягче и будет сильнее растягиваться под той же нагрузкой.

Механическая обработка (наклёп)

Пластическая деформация материала, производимая при температуре ниже температуры рекристаллизации (так называемая холодная обработка), приводит к его упрочнению. Этот эффект называется наклёпом или нагартовкой. В процессе деформации в кристаллической структуре металла возникают и накапливаются дефекты, которые мешают дальнейшей деформации, тем самым увеличивая прочность и твёрдость.

Пример: Если многократно сгибать и разгибать медную или алюминиевую проволоку, она в месте сгиба становится более жёсткой и в конце концов ломается. Кузнецы при ковке (механической обработке ударами) не только придают металлу форму, но и упрочняют его.

Легирование (изменение химического состава)

Добавление в основной металл других химических элементов (легирующих добавок) позволяет в широких пределах изменять его свойства, включая упругие. Атомы легирующих элементов встраиваются в кристаллическую решётку основного металла, искажая её и затрудняя дальнейшую деформацию, что приводит к увеличению прочности и твёрдости.

Пример: Железо само по себе — довольно мягкий металл. Добавление в него углерода превращает его в сталь, которая намного прочнее и твёрже. Добавление хрома и никеля к стали позволяет получить нержавеющую сталь с высокой коррозионной стойкостью и хорошими упругими свойствами.

Создание композитных материалов

Это объединение двух или более различных по своей природе материалов для получения нового материала с уникальными, часто улучшенными, характеристиками. Упругие свойства композита определяются свойствами его составляющих (матрицы и армирующего наполнителя) и их взаимным расположением.

Пример: Железобетон, в котором бетон хорошо работает на сжатие, а стальная арматура — на растяжение. В результате получается материал, устойчивый к обоим видам нагрузки. Другой пример — углепластик (карбон), где очень прочные и жёсткие углеродные волокна соединены полимерной матрицей.

Ответ: Упругие свойства тел можно изменить путём: 1) термической обработки (например, закалка стали делает её твёрже); 2) механической обработки (например, ковка или многократное сгибание проволоки упрочняет её); 3) изменения химического состава (например, добавление углерода в железо для получения стали); 4) создания композитных материалов (например, железобетон).