Серпімді деформация. Гук заңы

Сыртқы күштердiң әсер етуiнiң нәтижесiнде дененiң сыртқы пiшiнi мен көлемiнiң өзгеруi деформация деп аталады. Дененiң әртүрлi бөлшектерi сыртқы күштердiң әсерiнен әртүрлi орын ауыстыру жасайтын болса, онда ол жағдайда қашанда деформация пайда болады. Сыртқы күштердiң әсерi тоқтатылғаннан кейiн жоғалып кететiн деформациялар серпiмдi деформациялардеп,ал жоғалмайтын деформациялар пластикалық деформациялар деп аталады.

Механикалық кернеу, кез-келген қимасына серпiмдiлiк күштер әсер ететiн, деформацияланатын дененiң кернеулiк күйiн сипаттайды. Бұл, деформация кезiнде дене бөлшектерiнiң орын ауыстыруына қарсылық жасайтын молекулалардың артық тартылыс және тебiлiс күштерi.

Механикалық кернеу деп F_сер серпiмдiлiк күшi шамасының дененiң көлденең қимасының S ауданына қатынасын атайды:

Стерженнiң созылуы кернеу σ – ның салыстырмалы ұзару ε – ға тәуелдiлiгiн сипаттайды. Бұндай тәуелдiлiктiң графигi созылу диаграммасы деп аталады. Деформация аз болғанда, кернеу салыстырмалы ұзаруға тура пропорционал болады. Бұл Гук заңы деп аталады. Оны мына түрде жазып көрсетуге болады.

(2.8)

Гук заңына енетiн пропорционалдық коэффициентi Е серпiмдiлiк модулi немесе Юнг модулi деп аталады. Көптеген материалдар үшiн Юнг модулi тәжiрибе жүзiнде анықталған. Басқа шарттары бiрдей бола тұрғанымен, неғұрлым Юнг модулi үлкен болса, соғұрлым стержень аз деформцияланады.

Гук заңын басқаша, мына түрде көрсетуге болады. (2.8) қатынасына (2.7)-шi өрнектi және ε = Δl / l₀ – ды қоя отырып мынаны аламыз:

F_сер / S = Е · Δl / l₀

Бұдан

F_сер = (S · E/ l₀) · Δl

немесе

F_сер = k · Δl (2.9)

Мұнда мынадай енгiзу жасалған

k = E · S / l₀. (2.10)

Бұл физикалық шама материалдың қатаңдығы деп аталады.