Упругость что это такое
УПРУГОСТЬ, МОДУЛЬ УПРУГОСТИ, ЗАКОН ГУКА
УПРУГОСТЬ, МОДУЛЬ УПРУГОСТИ, ЗАКОН ГУКА. Упругость – свойство тела деформироваться под действием нагрузки и восстанавливать первоначальную форму и размеры после ее снятия. Проявление упругости лучше всего проследить, проведя простой опыт с пружинными весами – динамометром, схема которого показана на рис.1.
При нагрузке в 1 кг стрелка-индикатор сместится на 1 деление, при 2 кг – на два деления, и так далее. Если нагрузки последовательно снимать, процесс идет в обратную сторону. Пружина динамометра – упругое тело, ее удлинение D l, во-первых, пропорционально нагрузке P и, во-вторых полностью исчезает при полном снятии нагрузки. Если построить график, отложить по вертикали оси величины нагрузки, а по горизонтальной – удлинение пружины, то получаются точки, лежащие на прямой, проходящей через начало координат, рис.2. Это справедливо как для точек, изображающих процесс нагружения так и для точек, соответствующих нагрузке.
Угол наклона прямой характеризует способность пружины сопротивляться действию нагрузки: ясно, что «слабая» пружина (рис.3). Эти графики называются характеристиками пружины.
Тангенс угла наклона характеристики называется жесткостью пружины С. Теперь можно записать уравнение деформирования пружины D l = P / C
Жесткость пружины С имеет размерность кг / см\up122 и зависит от материала пружины (например, сталь или бронза) и ее размеров – длины пружины, диаметра ее витка и толщины проволоки, из которой она сделана.
В той или иной мере все тела, которые можно считать твердыми, обладают свойством упругости, но заметить это обстоятельство можно далеко не всегда: упругие деформации обычно очень малы и наблюдать их без специальных приборов удается практически только при деформировании пластинок, струн, пружин, гибких стержней.
Прямым следствием упругих деформаций являются упругие колебания конструкций и природных объектов. Можно легко обнаружить дрожание стального моста, по которому идет поезд;иногда можно услышать, как звенит посуда, когда на улице проезжает тяжелый грузовик; все струнные музыкальные инструменты так или иначе преобразуют упругие колебания струн в колебания частичек воздуха;в ударных инструментах тоже упругие колебания (например, мембраны барабана) преобразуются в звук.
При землетрясении происходят упругие колебания поверхности земной коры; при сильном землетрясении кроме упругих деформаций возникают пластические (которые остаются после катаклизма как изменения микрорельефа), а иногда появляются трещины. Эти явления не относятся к упругости: можно сказать, что в процессе деформирования твердого тела сначала всегда появляются упругие деформации, потом пластические, и, наконец, образуются микротрещины. Упругие деформации очень малы – не больше 1%, а пластические могут достигнуть 5–10% и более, поэтому обычное представление о деформациях относится к пластическим деформациям – например, пластилин или медная проволока. Однако, несмотря на свою малость, упругие деформации играют важнейшую роль в технике: расчет на прочность авиалайнеров, подводных лодок, танкеров, мостов, туннелей, космических ракет – это, в первую очередь, научный анализ малых упругих деформаций, возникающих в перечисленных объектах под действием эксплуатационных нагрузок.
Вероятно, в это время Гук уже понимал, что упругость – универсальное свойство твердых тел, но считал необходимым подтвердить свою уверенность экспериментально. В 1678 вышла книга Гука, посвященная упругости, где описывались опыты, из которых следует, что упругость есть свойство «металлов, дерева, каменных пород, кирпича, волос, рога, шелка, кости, мышцы, стекла и т.п.» Там же была расшифрована анаграмма. Исследования Роберта Гука привели не только к открытию фундаментального закона упругости, но и к изобретению пружинных хронометров (до того были только маятниковые). Изучая различные упругие тела (пружины, стержни, луки), Гук установил, что «коэффициент пропорциональности» (в частности, жесткость пружины) сильно зависит от формы и размеров упругого тела, хотя материал играет решающую роль.
Теперь закон Гука о пропорциональности можно записать в виде:
Коэффициент пропорциональности Е называется модулем Юнга, имеет размерность, как у напряжения (МПа), а обозначение его есть первая буква латинского слова elasticitat – упругость.
Модуль упругости Е – это характеристика материала того же типа, как его плотность или теплопроводность.
В обычных условиях, чтобы продеформировать твердое тело, требуется значительная сила. Это означает, что модуль Е должен быть большой величиной – по сравнению с предельными напряжениями, после которых упругие деформации сменяются пластическими и форма тела заметно искажается.
Если измерять величину модуля Е в мегапаскалях (МПа), получатся такие средние значения:
| Сталь | 20·10 4 |
| Медь | 10·10 4 |
| Алюминий | 7·10 4 |
| Стекло | 7·10 4 |
| Кость | 3·10 4 |
| Дерево | 1·10 4 |
| Резина * | 0,001·10 4 |
Физическая природа упругости связана с электромагнитным взаимодействием (в том числе с силами Ван-дер-Ваальса в решетке кристалла). Можно считать, что упругие деформации связаны с изменением расстояния между атомами.
В общем случае закон Гука устанавливает связь между компонентами этих тензоров, которую можно записать в виде:
В последние три уравнения входит величина G, которая называется модулем сдвига и выражается через E и v по формуле:
Модуль сдвига можно непосредственно определить из опыта на кручение круглого образца.
В физике для идеального газа вводится уравнение состояния (уравнение Клапейрона – Менделеева). Можно сказать, что закон Гука – это уравнение состояния для идеально упругого тела.
Ильюшин А.А., Ленский В.С. Сопротивление материалов. М., Физматгиз, 1959
Гордон Дж. Почему мы не проваливаемся сквозь пол? М., Мир, 1971
Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М., Высшая школа, 1981
УПРУГОСТЬ
-свойство тел изменять форму и размеры под действием нагрузок и самопроизвольно восстанавливать исходную конфигурацию при прекращении внеш. воздействий.
Количественно У. выражается в том, что компоненты тензора напряжений (см. Напряжение механическое )в изо-термич. условиях являются ф-циями компонентов тензора деформации (см. Деформация), к-рые универсальны для данного материала и не зависят от того, в каком порядке происходит изменение разл. компонентов деформации до достижения ими рассматриваемых значений. В большинстве материалов (напр., в металлах, керамике, горных породах, древесине) при малых деформациях зависимости между напряжениями и деформациями можно считать линейными и описывать обобщённым Гука законом. Законам нелинейной У. можно придать форму, подобную обобщённому закону Гука, заменив модули упругости нек-рыми универсальными ф-циями (см. Упругости теория).
У. тел обусловлена силами взаимодействия атомов, из к-рых они построены. В твёрдых телах при темп-ре абс. нуля в отсутствие внеш. напряжений атомы занимают равновесные положения, в к-рых сумма всех сил, действующих на каждый атом со стороны остальных, равна нулю, а потенц. энергия атома минимальна. Кроме сил притяжения и отталкивания, зависящих только от расстояния между атомами (центральные силы), в многоатомных молекулах и макроскопич. телах действуют также нецентральные силы, зависящие от т. н. валентных углов между прямыми, соединяющими данный атом с его разл. соседями (рис.). При равновесных значениях валентных углов нецентральные силы также уравновешены. Энергия макроскопич. тела зависит от межатомных расстояний и валентных углов, принимая мин. значение при равновесных значениях этих параметров.
Под действием внеш. напряжений атомы смещаются из своих равновесных положений, что сопровождается увеличением потенц. энергии тела на величину, равную работе внеш. напряжений по изменению объёма и формы тела. После снятия внеш. напряжений конфигурация упруго де-формир. тела с неравновесными межатомными расстояниями и валентными углами оказывается неустойчивой и самопроизвольно возвращается в равновесное состояние. Запасённая в теле избыточная потенц. энергия превращается в энергию колеблющихся атомов, т.
Шариковая модель элементарной ячейки кубического кристалла: а- в равновесии в отсутствие внешних сил; б- под действием внешнего касательного напряжения.
В жидкости тепловые колебания имеют амплитуду, сравнимую с равновесным межатомным расстоянием, вследствие чего атомы легко меняют своих соседей и не сопротивляются касат. напряжениям, если они прикладываются со скоростью, значительно меньшей скорости тепловых колебаний. Поэтому жидкости (как и газы) не обладают упругостью формы, а только объёма: уменьшение объёма пропорц. приложенному давлению.
В газообразном состоянии ср. расстояния между атомами или молекулами значительно больше, чем в конденсированном. Упругость газов (паров) определяется тепловым движением молекул, ударяющихся о стенки сосуда, ограничивающего объём газа.
Лит.: Френкель Я. И., Введение в теорию металлов, 4 изд., Л., 1972, гл. 2; Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнманов-ские лекции по физике, 2 изд., [в.] 7, М., 1977, гл. 38-39; Смирнов А. А., Молекулярно-кинетическая теория металлов, М., 1966, гл. 2. А. Н. Орлов.
Упругость
 Механика сплошных сред | ||||||||||
 | ||||||||||
| Сплошная среда | ||||||||||
| ||||||||||
| См. также: Портал:Физика |
Упругость пара — см «Парциальное давление».
Упру́гость в физике — свойство материала под действием механических напряжений деформироваться обратимо: после снятия напряжений материал остается недеформированным. Упругая деформация является функцией напряжения: ε=ḟ(σ). Противоположность упругости называется пластичность.
Упругие свойства веществ изучаются в разделе физики теория упругости. Упругость является макроскопическим проявлением электростатического взаимодействия между молекулами и атомами вещества.
Применительно к физико-механическим свойстам полимеров (химические волокна, пластмассы, резины, каучуки) обычно используется термин «эластичность» в том же значении, что и упругость — способность материала к обратимой деформации.
Полезное
Смотреть что такое «Упругость» в других словарях:
УПРУГОСТЬ — свойство тел изменять форму и размеры под действием нагрузок и самопроизвольно восстанавливать исходную конфигурацию при прекращении внеш. воздействий. Количественно У. выражается в том, что компоненты тензора напряжений (см. НАПРЯЖЕНИЕ… … Физическая энциклопедия
УПРУГОСТЬ — УПРУГОСТЬ, упругости, мн. нет, жен. 1. отвлеч. сущ. к упругий. Упругость пружины. Упругость мышц. Упругость походки. 2. Свойство тела приобретать первоначальную форму и объем после прекращения действия на него какой нибудь силы. Все тела обладают … Толковый словарь Ушакова
упругость — эластичность, тугость, гибкость, пружинистость Словарь русских синонимов. упругость эластичность, пружинистость Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2011 … Словарь синонимов
Упругость — – свойство тела деформироваться под влиянием нагрузок и воздействий, связанных с возникновением внутренних сил, и полностью восстанавливать свою первоначальную форму и объем (твердые тела) либо только объем (жидкие и газообразные тела)… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Упругость — УПРУГОСТЬ, свойство тел восстанавливать форму и объем (твердого тела) или только объем (жидкости и газа) после прекращения действия внешних сил (смотри Деформация). Количественная характеристика упругих свойств материалов модули упругости… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
УПРУГОСТЬ — свойство тел восстанавливать свою форму и объем (твердые тела) или только объем (жидкости и газы) после прекращения действия внешних сил. Количественная характеристика упругих свойств материалов модули упругости. Упругость обусловлена… … Большой Энциклопедический словарь
Упругость — свойство тел (г. п., м лов) сопротивляться изменению их объема и формы под воздействием механических напряжений, обусловленное возрастанием внутренней энергии тел. У. газов и жидкостей определяется по способности сопротивляться изменению объема.… … Геологическая энциклопедия
упругость — УПРУГОСТЬ, эластичность УПРУГИЙ, пружинистый, эластический, эластичный УПРУГО, эластично … Словарь-тезаурус синонимов русской речи
упругость — Свойство тела восстанавливать свою форму и объём после прекращения действия внешних сил [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] упругость Свойство тел восстанавливать свою форму после прекращения действия… … Справочник технического переводчика
упругость — УПРУГИЙ, ая, ое; уг. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
УПРУГОСТЬ — (Elasticity) свойство тел, подвергнутых деформации, восстанавливать свою прежнюю форму после прекращения действия на них внешних сил, вызвавших деформацию. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ… … Морской словарь
УПРУГОСТЬ
-свойство тел изменять форму и размеры под действием нагрузок и самопроизвольно восстанавливать исходную конфигурацию при прекращении внеш. воздействий.
Количественно У. выражается в том, что компоненты тензора напряжений (см. Напряжение механическое )в изо-термич. условиях являются ф-циями компонентов тензора деформации (см. Деформация), к-рые универсальны для данного материала и не зависят от того, в каком порядке происходит изменение разл. компонентов деформации до достижения ими рассматриваемых значений. В большинстве материалов (напр., в металлах, керамике, горных породах, древесине) при малых деформациях зависимости между напряжениями и деформациями можно считать линейными и описывать обобщённым Гука законом. Законам нелинейной У. можно придать форму, подобную обобщённому закону Гука, заменив модули упругости нек-рыми универсальными ф-циями (см. Упругости теория).
У. тел обусловлена силами взаимодействия атомов, из к-рых они построены. В твёрдых телах при темп-ре абс. нуля в отсутствие внеш. напряжений атомы занимают равновесные положения, в к-рых сумма всех сил, действующих на каждый атом со стороны остальных, равна нулю, а потенц. энергия атома минимальна. Кроме сил притяжения и отталкивания, зависящих только от расстояния между атомами (центральные силы), в многоатомных молекулах и макроскопич. телах действуют также нецентральные силы, зависящие от т. н. валентных углов между прямыми, соединяющими данный атом с его разл. соседями (рис.). При равновесных значениях валентных углов нецентральные силы также уравновешены. Энергия макроскопич. тела зависит от межатомных расстояний и валентных углов, принимая мин. значение при равновесных значениях этих параметров.
Под действием внеш. напряжений атомы смещаются из своих равновесных положений, что сопровождается увеличением потенц. энергии тела на величину, равную работе внеш. напряжений по изменению объёма и формы тела. После снятия внеш. напряжений конфигурация упруго де-формир. тела с неравновесными межатомными расстояниями и валентными углами оказывается неустойчивой и самопроизвольно возвращается в равновесное состояние. Запасённая в теле избыточная потенц. энергия превращается в энергию колеблющихся атомов, т.
Полезное
Смотреть что такое «УПРУГОСТЬ» в других словарях:
УПРУГОСТЬ — УПРУГОСТЬ, упругости, мн. нет, жен. 1. отвлеч. сущ. к упругий. Упругость пружины. Упругость мышц. Упругость походки. 2. Свойство тела приобретать первоначальную форму и объем после прекращения действия на него какой нибудь силы. Все тела обладают … Толковый словарь Ушакова
упругость — эластичность, тугость, гибкость, пружинистость Словарь русских синонимов. упругость эластичность, пружинистость Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2011 … Словарь синонимов
Упругость — – свойство тела деформироваться под влиянием нагрузок и воздействий, связанных с возникновением внутренних сил, и полностью восстанавливать свою первоначальную форму и объем (твердые тела) либо только объем (жидкие и газообразные тела)… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Упругость — УПРУГОСТЬ, свойство тел восстанавливать форму и объем (твердого тела) или только объем (жидкости и газа) после прекращения действия внешних сил (смотри Деформация). Количественная характеристика упругих свойств материалов модули упругости… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
УПРУГОСТЬ — свойство тел восстанавливать свою форму и объем (твердые тела) или только объем (жидкости и газы) после прекращения действия внешних сил. Количественная характеристика упругих свойств материалов модули упругости. Упругость обусловлена… … Большой Энциклопедический словарь
Упругость — свойство тел (г. п., м лов) сопротивляться изменению их объема и формы под воздействием механических напряжений, обусловленное возрастанием внутренней энергии тел. У. газов и жидкостей определяется по способности сопротивляться изменению объема.… … Геологическая энциклопедия
упругость — УПРУГОСТЬ, эластичность УПРУГИЙ, пружинистый, эластический, эластичный УПРУГО, эластично … Словарь-тезаурус синонимов русской речи
упругость — Свойство тела восстанавливать свою форму и объём после прекращения действия внешних сил [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] упругость Свойство тел восстанавливать свою форму после прекращения действия… … Справочник технического переводчика
упругость — УПРУГИЙ, ая, ое; уг. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
УПРУГОСТЬ — (Elasticity) свойство тел, подвергнутых деформации, восстанавливать свою прежнюю форму после прекращения действия на них внешних сил, вызвавших деформацию. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ… … Морской словарь
Упругость
Упругость – свойство тела деформироваться под влиянием нагрузок и воздействий, связанных с возникновением внутренних сил, и полностью восстанавливать свою первоначальную форму и объем (твердые тела) либо только объем (жидкие и газообразные тела) после прекращения действия нагрузок и воздействий, вызывающих деформацию тела.
Упругость – способность тел восстанавливать свою форму и объем или только объем после прекращения действия внешних сил.
[Тарасов В. В. Материаловедение. Технология конструкционных мате – риалов: учебное пособие для вузов / В. В. Тарасов, В. А. Килин.– Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2009,– 140 с.]
Упругость – свойство тел изменять форму и размеры под действием нагрузок и самопроизвольно восстанавливать исходную конфигурацию после их прекращения.
[Ушеров-Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы.- 2009. – 112 с.]
Полезное
Смотреть что такое «Упругость» в других словарях:
УПРУГОСТЬ — свойство тел изменять форму и размеры под действием нагрузок и самопроизвольно восстанавливать исходную конфигурацию при прекращении внеш. воздействий. Количественно У. выражается в том, что компоненты тензора напряжений (см. НАПРЯЖЕНИЕ… … Физическая энциклопедия
УПРУГОСТЬ — УПРУГОСТЬ, упругости, мн. нет, жен. 1. отвлеч. сущ. к упругий. Упругость пружины. Упругость мышц. Упругость походки. 2. Свойство тела приобретать первоначальную форму и объем после прекращения действия на него какой нибудь силы. Все тела обладают … Толковый словарь Ушакова
упругость — эластичность, тугость, гибкость, пружинистость Словарь русских синонимов. упругость эластичность, пружинистость Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2011 … Словарь синонимов
Упругость — УПРУГОСТЬ, свойство тел восстанавливать форму и объем (твердого тела) или только объем (жидкости и газа) после прекращения действия внешних сил (смотри Деформация). Количественная характеристика упругих свойств материалов модули упругости… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
УПРУГОСТЬ — свойство тел восстанавливать свою форму и объем (твердые тела) или только объем (жидкости и газы) после прекращения действия внешних сил. Количественная характеристика упругих свойств материалов модули упругости. Упругость обусловлена… … Большой Энциклопедический словарь
Упругость — свойство тел (г. п., м лов) сопротивляться изменению их объема и формы под воздействием механических напряжений, обусловленное возрастанием внутренней энергии тел. У. газов и жидкостей определяется по способности сопротивляться изменению объема.… … Геологическая энциклопедия
упругость — УПРУГОСТЬ, эластичность УПРУГИЙ, пружинистый, эластический, эластичный УПРУГО, эластично … Словарь-тезаурус синонимов русской речи
упругость — Свойство тела восстанавливать свою форму и объём после прекращения действия внешних сил [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] упругость Свойство тел восстанавливать свою форму после прекращения действия… … Справочник технического переводчика
упругость — УПРУГИЙ, ая, ое; уг. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
УПРУГОСТЬ — (Elasticity) свойство тел, подвергнутых деформации, восстанавливать свою прежнюю форму после прекращения действия на них внешних сил, вызвавших деформацию. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ… … Морской словарь