Biến dạng cơ của vật rắn là gì? độ bền của vật rắn

Vật lý 10.VII Chất rắn, chất lỏng, sự chuyển thể vatlypt.com 27/9/16 7,131 1
  1. vatlypt.com

    vatlypt.com 27/9/16
    #1

    Giáo viên | 8/10/16 | 6,498 | 4,304

    Hà Nội

    Biến dạng cơ của vật rắn là sự biến dạng (thay đổi về hình dạng và kích thước) của vật rắn do chịu tác dụng của ngoại lực (nén, kéo, cắt, uốn ...)

    1/ Thí nghiệm biến dạng cơ của vật rắn

    Dụng cụ thí nghiệm: một thanh kim loại (vật rắn) vật rắn đồng chất hình trụ bị kẹp chặt hai đầu
    Tiến hành thí nghiệm: tác dụng lực kéo vào hai đầu của thanh kim loại dọc theo trục của vật rắn.
    [​IMG]
    Chiều dài của thanh kim loại hình trụ đồng chất trước và sau khi chịu biến dạng kéo giãn
    [​IMG]
    Quan sát thí nghiệm vật lý trên ta thấy thanh kim loại (vật rắn) bị kéo dãn, phần giữa của thanh kim loại bị co hẹp lại. Gọi chiều dài ban đầu của thanh kim loại là l$_{o}$, chiều dài sau khi biến dạng là l ta có định nghĩa khái niệm độ biến dạng tỉ đối bằng biểu thức
    Độ biến dạng tỉ đối
    \[\varepsilon =\dfrac{|l-l_{o}|}{l_{o}}=\dfrac{|\Delta l|}{l_{o}}\]​
    Trong đó:
    • ε: gọi là độ biến dạng tỉ đối.
    • l$_{o}$: chiều dài ban đầu của vật rắn.
    • l: chiều dài sau khi biến dạng của vật rắn.
    • Δl: độ biến dạng của vật rắn.
    • Δl > 0 => vật rắn chịu biến dạng kéo giãn.
    • Δl < 0 => vật rắn chịu biến dạng nén (ép)
    2/ Biến dạng đàn hồi của vật rắn:
    Khi chịu tác dụng của ngoại lực, vật rắn bị biến dạng cơ, thay đổi hình dạng và kích thước. Khi không còn tác dụng của ngoại lực vật rắn trở lại hình dạng ban đầu thì biến dạng cơ như vậy được gọi là biến dạng cơ đàn hồi của vật rắn.
    Giới hạn mà trong đó vật rắn còn giữ được tính đàn hồi gọi là giới hạn đàn hồi của vật rắn.
    [​IMG] Để thử độ bền của một chiếc điện thoại, các nhà kiểm nghiệm đặt nó trong một máy nén thủy lực, đặt giới hạn nén trong phạm vi trong thực tế có thể gặp phải (hình trái) cho thấy lực nén đã làm thân chiếc điện thoại bị cong đi, tuy nhiên khi lấy ra khỏi máy nén thủy lực nó lại trở lại hình dạng thẳng ban đầu, ta nói vật rắn (chiếc điện thoại) chịu tác dụng biến dạng cơ đàn hồi.

    3/ Định luật Hooke về biến dạng cơ của vật rắn
    a/ khái niệm ứng suất:

    ứng suất là đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng nén hoặc kéo của lực F tác dụng dọc theo trục của một vật rắn đồng chất hình trụ có tiết diện là S
    Biểu thức của ứng suất
    \[\sigma =\dfrac{F}{S}\]​
    Trong đó:
    • F: lực nén hoặc kéo (N)
    • S: tiết diện của vật rắn hình trụ đồng chất (m$^{2}$)
    • σ (đọc là sigma) : ứng suất của vật rắn (N/m$^{2 }$hoặc Pa)
    ứng suất σ có biểu thức giống với áp suất nên có đơn vị giống áp suất tuy nhiên áp suất chỉ đặc trưng cho tác dụng nén (ép) còn ứng suất đặc trưng cho tác dụng nén (ép) và kéo của lực.

    b/ Định luật Hooke (Húc) về biến dạng cơ của vật rắn:
    Trong giới hạn đàn hồi của vật rắn, độ biến dạng tỉ đối ε tỉ lệ thuận với ứng suất của lực tác dụng vào vật rắn.
    ε=α.σ
    => \[\dfrac{|\Delta l|}{l_{o}}=\alpha \dfrac{F}{S}\]
    => \[F=\dfrac{1}{\alpha} \dfrac{S}{l_{o}}|\Delta l|=E\dfrac{S}{l_{o}}|\Delta l|\]​
    Trong đó:
    • F: lực đàn hồi của vật rắn (N)
    • E=1/α: gọi là suất đàn hồi hay suất Young (Pa)
    • k=ES/l$_{o}$: độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của vật rắn (N/m)
    4/ Giới hạn bền (độ bền) của vật rắn:
    Khi chịu tác dụng của ngoại lực quá lớn vật rắn bị phá hủy (gãy, vỡ, đứt), giới hạn mà tại đó lực tác dụng chưa làm vật rắn bị phá hủy gọi là giới hạn bền (độ bền) của vật rắn. Đối với vật rắn có biến dạng đàn hồi, giới hạn bền chính là giới hạn đàn hồi của vật rắn.

    5/ ví dụ biến dạng cơ của vật rắn:
    [​IMG]
    biến dạng uốn của một vật rắn (thanh kim loại) có hình dạng chữ H, các vùng mầu sắc khác nhau chịu biến dạng và lực khác nhau. Nếu vật không trở lại hình dạng ban đầu nhưng chưa bị phá hủy (đứt, gãy) ta gọi biến dạng trên là biến dạng dẻo của vật rắn
    [​IMG]
    BIến dạng dẻo của vật rắn bị vặn xoắn.


    nguồn vật lý phổ thông lớp 10
  2. Nguyen Manh Duy

    Nguyen Manh Duy 30/3/18
    #2

    Sinh viên | 25/7/17 | 2 | 0

    Hanoi

    Thưa thầy, cho em hỏi về thí nghiệm biến dạng của vật rắn, nếu như thí nghiệm trên thay thanh sắt bằng 1 thanh bằng kim cương, liệu nó có dãn ra được như thế kia không ạ?
    1. vatlypt.com
      vatlypt.com, 30/3/18
      đặc tính của kim cương khác, không giống như trên đc
       
Share Share