Механические свойства твердых тел

Физика твердого тела – один из тех столпов, на которых покоится современное технологическое общество. В сущности, вся армия инженеров работает над наилучшим использованием твердых материалов при проектировании и изготовлении самых разнообразных инструментов, станков, механических и электронных компонентов, необходимых в таких областях, как связь, транспорт, компьютерная техника, а также фундаментальные исследования

Внешнее механическое воздействие на тело вызывает смещение атомов из равновесных положений и приводит к изменению формы и объема тела, т. е. к его деформации.

Самые простые виды деформации — растяжение и сжатие. Растяжение испытывают тросы подъемных кранов, канатных дорог, буксирные тросы, струны музыкальных инструментов. Сжатию подвергаются стены и фундаменты зданий. Изгиб испытывают балки перекрытий в зданиях, мостах. Деформация изгиба сводится к деформациям сжатия и растяжения, различным в разных частях тела.

Твердое тело состоит из атомов. Само его существование указывает на наличие интенсивных сил притяжения, связывающих атомы воедино, и сил отталкивания, без которых между атомами не было бы промежутков. В результате таких взаимодействий атомы твердого тела частично теряют свои индивидуальные свойства, и именно этим объясняются новые, коллективные свойства системы атомов, которая называется твердым телом.

Аморфные твердые тела – это тела, у которых нет строгого порядка в расположении атомов и молекул.

Кристаллографией (в несколько ограниченном смысле слова) называется наука, описывающая геометрические свойства кристаллов и их классификацию на основе понятия симметрии. Изучение кристаллической структуры лежит в основе физики твердого тела. Основная сумма данных кристаллографии была накоплена уже к концу 19 в.

ЗАДАЧА 1

Почему в природе не существует кристаллов шарообразной формы?

Решение:

Все монокристаллы анизотропные, т.е. физические свойства зависит от направления его кристаллов. Следовательно. Рост кристаллов не одинаков по разным направлениям внутри кристаллов. Неодинаков по разным направлениям, и поэтому нельзя вырастить кристалл шарообразной формы.

ЗАДАЧА 2

Почему в таблицах температур плавления различных веществ нет температуры плавления стекла?

Решение:

Это связанно с тем, что стекло является аморфным веществом, у которого нет определенной температуры плавления

ЗАДАЧА 3

Какие виды деформации испытывают стены зданий? Тросы подъемного крана? Рельсы на железной дороге? Валы машин? Бумага при разрезании?

Решение:

Стены зданий испытывают деформацию здания; тросы подъемного крана испытывают деформацию растяжения; рельсы на железной дороге – деформацию изгиба; валы машин – деформацию кручения; бумага при разрезании испытывает деформацию максимального сдвига или среза.