Номер 80, страница 16 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Первоначальные сведения о строении вещества. 4. Строение вещества. Молекулы. Броуновское движение. Диффузия в газах, жидкостях и твёрдых телах. Температура. Взаимное притяжение и отталкивание молекул - номер 80, страница 16.

Решение.

Решение

Этот процесс основан на физическом явлении теплового расширения. Подавляющее большинство тел при нагревании увеличиваются в объеме и линейных размерах, а при охлаждении — уменьшаются.

Железная шина для колеса телеги изготавливается с таким расчетом, чтобы её внутренний диаметр в обычном (холодном) состоянии был немного меньше, чем внешний диаметр деревянного обода колеса. Поэтому в холодном виде надеть ее на колесо невозможно.

Чтобы установить шину, кузнец сильно её нагревает. В соответствии с законами физики, при повышении температуры металл расширяется, и линейные размеры шины, включая её внутренний диаметр, увеличиваются. Увеличение длины (окружности) шины можно описать формулой: $\Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T$, где $\Delta L$ — изменение длины, $\alpha$ — коэффициент линейного теплового расширения материала (железа), $L_0$ — начальная длина окружности шины, а $\Delta T$ — изменение температуры.

Когда шина достаточно разогрета, её внутренний диаметр становится больше внешнего диаметра обода, и она легко надевается на колесо. После этого шину оставляют остывать (или принудительно охлаждают, поливая водой). В процессе остывания шина сжимается, стремясь вернуться к своим первоначальным, меньшим, размерам. Так как деревянный обод препятствует этому сжатию, шина создает огромное давление, очень плотно и надежно обжимая обод. Это не только предотвращает соскальзывание шины во время эксплуатации, но и прочно скрепляет все деревянные части колеса между собой, придавая всей конструкции высокую прочность и долговечность.

Ответ: Кузнец нагревает железную шину для того, чтобы она временно увеличилась в размерах из-за теплового расширения, что позволяет легко надеть её на обод колеса. При последующем остывании шина сжимается, создавая очень прочное соединение, которое плотно стягивает все части колеса и не позволяет шине соскочить.