Statika tuhého tělesa, mechanické vlastnosti pevných látek

Statika tuhého tělesa, mechanické vlastnosti pevných látek: definice tuhého tělesa, moment síly a momentová věta, skládání sil působící na tuhé těleso, těžiště tělesa. Rovnováha tuhého tělesa; struktura krystalických a amorfních pevných látek, deformace pevných těles, Hookův zákon.

Tuhé těleso: ideální těleso, jehož tvar a objem je účinkem sil neměnný.

1) MOMENT SÍLY
Moment síly vzhledem k ose otáčení: otáčivý účinek síly
(d – kolmá vzdálenost vektorové přímky síly od osy otáčení = rameno síly)
Směr momentu dle pravidla pravé ruky: položíme pravou ruku na těleso tak, aby prsty ukazovaly směr otáčení tělesa, pak vztyčený palec ukazuje směr momentu síly.

Výsledný moment sil M je vektorový součet momentů jednotlivých sil vzhledem k dané ose, tedy:

Dvojice sil: Velikost momentu dvojice sil je rovna součinu velikosti jedné síly a ramene dvojice:

skládání sil působící na tuhé těleso:
1) různoběžné síly
posuneme je do jednoho bodu a
pomocí vektorového rovnoběžníku je
složíme ve výslednici

2) rovnoběžné síly
síly F1, F2 působí na těleso ve F2 F F1
vzdálenostech d1, d2, těleso je v klidu

platí: l x

pro rovnoběžné síly opačného směru:

Těžiště tuhého tělesa T: = působiště tíhové síly působící na těleso v homogenním tíhovém poli. Těžiště – v průsečíku těžnic, ve středu souměrnosti, na ose souměrnosti, na rovině souměrnosti.

2) ROVNOVÁHA TUHÉHO TĚLESA
podmínky rovnováhy: výslednice sil je nulová:
momentová rovnováha:
Stálou (stabilní) rovnovážnou polohu má těleso, které se po vychýlení vrací zpět do rovnovážné polohy. Např. kulička v nejnižším bodě kulové misky
Vratkou (labilní) rovnovážnou polohu má těleso, u kterého se po vychýlení z rovnovážné polohy výchylka ještě více zvětšuje a těleso se samo do rovnovážné polohy nevrátí. např. kulička na kopci.
Volnou (indiferentní) rovnovážnou polohu má těleso, které po vychýlení zůstává v nové poloze, výchylka se nezvětšuje ani nezmenšuje – těleso je opět v rov. poloze. Např. kulička na vodorovné desce.
Těleso Podepřené na ploše je ve stálé rovnovážné poloze, jestliže svislá těžnice prochází podstavou tělesa. U těles podepřených na ploše má velký význam stabilita tělesa.

Stabilita tělesa je tím větší, čím větší je hmotnost tělesa, čím níže je těžiště ve stálé rovnovážné poloze a čím větší je vzdálenost svislé těžnice od podstavné hrany.

Míra stability tělesa je určena prací, kterou je nutno vykonat při přemístění tělesa ze stálé do vratké rovnovážné polohy:

3) DEFORMACE PEVNÉHO TĚLESA

- změna tvaru tělesa působením vnějších sil
- pružná (elastická) deformace - dočasná
- tvárná (plastická) deformace - trvalá
- 5 druhů - tahem. tlakem, ohybem, smykem, kroucením

- deformace tahem (nejjednodušší)

- normálové napětí - charakterizuje stav napjatosti uvnitř tělesa

 

- F - síla působící tah
- S - plocha průřezu
- těleso se působením sil prodlouží: l = l - l1
- relativní prodloužení:

 

- závislost normálového napětí na relativním prodloužení  = f () - křivka deformace

Normálové napětí je přímo úměrné relativnímu prodloužení. Tento zákon se nazývá Hookův zákon. Matematické vyjádření je:

Konstanta E se nazývá modul pružnosti v tahu. Je to látková konstanta, jejíž jednotka je Pa. (Např. pro ocel je E=220.109 Pa = 220 Gpa.)

4) TEPLOTNÍ ROZTAŽNOST PEVNÝCH LÁTEK

- vlivem rostoucí teploty se délka o objem tělesa mění:

 

- - součinitel teplotní délkové roztažnosti

 

- - součinitel teplotní objemové roztažnosti (= 3)

- teplotní roztažnost v praxi - využití - bimetalový pásek, tepelné nasazování kol na hřídel,...
- problematika - dilatační spáry na kolejnicích, průvěsy drátů el. vedení, dilatační smyčky parovodů, konstrukce mostů

5) KRYSTALICKÉ A AMORFNÍ LÁTKY

Krystalické látky jsou charakterizovány pravidelným uspořádáním částic, z nichž jsou složeny. Někdy se vyskytují jako monokrystaly (některé krystaly – anizotropní – některé fyzikální vlastnosti závisí na směru (slída, křemen)). Uvnitř monokrystalu jsou částice uspořádány tak, že určité rozložení částic se periodicky opakuje v celém krystalu. v přírodě NaCl, SiO2
Většina krystalických látek se vyskytuje jako polykrystaly, neboť se skládají z velkého počtu drobných krystalků – zrn. Uvnitř zrn jsou částice uspořádány pravidelně, poloha zrn je však nahodilá. Mezi polykrystaly patří např. všechny barevné kovy. – izotropní látky  vlastnosti látek ve všech směrech stejné.

Amorfní látky kolem vybrané částice v am. látce jsou částice uspořádány přibližně pravidelně, ale s rostoucí vzdáleností se tato pravidelnost uspořádání porušuje – krátkodosahové uspořádání. Amorfní látky – jantar, sklo, vosk…
Zvláštní skupinu amorfních látek tvoří polymery – dlouhé makromolekuly propleteny, stočené do klubíček, vytvářejí sítě. Mezi polymery patří např. dřevo, kaučuk, celuóza, kůže, suroviny používané na výrobu syntetických vláken.

KRYSTALOVÁ MŘÍŽKA
- pro vnitřní stavbu krystalu je charakteristická pravidelnost
- poloha částic dána trojrozměrnou soustavou  vznik shodných rovnoběžnostěnů
- základní rovnoběžnostěn - elementární buňka
- řazením velkého počtu EB vzniká krystalová mřížka
- v reálných krystalech nastávají bodové poruchy v krystalové mřížce
- vakance - chybějící atom
- intersticiální poloha částice - částice mimo pravidelnou polohu (navíc)
- příměs - přítomnost cizích atomů v krystalové mřížce - vliv na kvalitu materiálů

- čárové poruchy v krystalové mřížce (dislokace)
- v blízkosti čárové dislokace je mřížka silně deformována

TYPY VAZEB V PEVNÝCH LÁTKÁCH
a) iontová vazba
b) vodíková vazba (vodíkový můstek)
c) kovová vazba
d) kovalentní vazba
e) Van der Waalsova vazba

Hodnocení referátu Statika tuhého tělesa, mechanické vlastnosti pevných látek

Líbila se ti práce?

Podrobnosti

  15. červen 2008
  5 663×
  762 slov

Komentáře k referátu Statika tuhého tělesa, mechanické vlastnosti pevných látek

monca105
Máš to dobrý, vezmu to do školy