Номер 6, страница 65 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 16. Деформация твёрдых тел. Виды деформации. Вопросы для самопроверки - номер 6, страница 65.

Условие.

6. Охарактеризуйте деформацию растяжения, сдвига, изгиба, кручения.

Решение.

Деформация — это изменение формы и/или размеров тела под действием внешних сил. Существуют различные виды деформаций, основными из которых являются растяжение (сжатие), сдвиг, изгиб и кручение.

Деформация растяжения

Деформация растяжения (или сжатия) возникает, когда на тело (например, стержень) действуют силы, направленные вдоль его оси в противоположные стороны. При растяжении эти силы направлены наружу от тела, что приводит к увеличению его длины и одновременному уменьшению поперечных размеров. При сжатии силы направлены внутрь, к центру тела, что вызывает укорочение стержня и увеличение его поперечных размеров.

Количественно эту деформацию характеризуют абсолютное удлинение $Δl = l - l_0$ (где $l_0$ — начальная длина, а $\text{l}$ — конечная) и относительное удлинение $ε = \frac{Δl}{l_0}$. В пределах упругости выполняется закон Гука, который связывает механическое напряжение $σ$ (сила на единицу площади поперечного сечения) и относительное удлинение: $σ = Eε$, где $\text{E}$ — модуль Юнга, характеризующий упругие свойства материала.

Примеры: растяжение резинового жгута, натяжение троса или каната, деформация пружины.

Ответ: Деформация растяжения — это вид деформации, при котором происходит увеличение длины тела под действием приложенных к его концам сил, направленных вдоль оси в противоположные стороны.

Деформация сдвига

Деформация сдвига происходит, когда внешние силы приложены параллельно (касательно) к граням тела, вызывая смещение параллельных слоев материала друг относительно друга. При этом объем тела почти не меняется, но изменяется его форма — например, прямоугольный параллелепипед превращается в косой.

Мерой деформации сдвига является относительный сдвиг, или угол сдвига $γ$, который определяется как отношение абсолютного сдвига $Δx$ одного слоя к расстоянию $\text{h}$ до неподвижного слоя: $γ = \frac{Δx}{h}$. Закон Гука для сдвига имеет вид: $τ = Gγ$, где $τ$ — касательное напряжение (касательная сила на единицу площади), а $\text{G}$ — модуль сдвига.

Примеры: резка бумаги ножницами (одно лезвие сдвигает слои бумаги относительно другого), деформация болтов или заклепок, скрепляющих детали.

Ответ: Деформация сдвига — это изменение формы тела в результате смещения его параллельных слоёв друг относительно друга под действием сил, приложенных параллельно этим слоям.

Деформация изгиба

Деформация изгиба — это сложный вид деформации, возникающий при действии на тело (балку, пластину) силы, перпендикулярной его продольной оси. В результате изгиба ось тела искривляется.

Изгиб представляет собой комбинацию деформаций растяжения и сжатия. Слой материала на выпуклой стороне изгибаемого тела растягивается, а на вогнутой стороне — сжимается. Между ними располагается нейтральный слой, длина которого не изменяется.

Примеры: прогиб моста под тяжестью автомобилей, изгиб доски для прыжков в воду, полка, прогибающаяся под весом книг.

Ответ: Деформация изгиба — это искривление оси стержня или пластины под действием сил, перпендикулярных этой оси, что является сочетанием деформаций растяжения и сжатия в разных слоях тела.

Деформация кручения

Деформация кручения возникает, когда к стержню прикладываются два равных по модулю и противоположно направленных момента сил (пары сил), действующих в плоскостях, перпендикулярных оси стержня. В результате поперечные сечения стержня поворачиваются друг относительно друга вокруг его продольной оси.

Кручение, по своей сути, является разновидностью деформации сдвига, поскольку каждый элементарный объем материала испытывает сдвиг. Мерой деформации служит угол закручивания $φ$ — угол, на который поворачивается одно сечение относительно другого.

Примеры: работа вала двигателя, закручивание винта отверткой, выжимание мокрой ткани вручную.

Ответ: Деформация кручения — это закручивание тела (стержня) вокруг его продольной оси под действием моментов сил, приложенных к его концам в плоскостях, перпендикулярных этой оси.