--> Îöåíêà ïðåäåëà ïðî÷íîñòè è ìîäóëÿ Þíãà èîííûõ êðèñòàëëîâ. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ýëåêòðîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 1. Ýëåêòðîñòàòèêà

 


§ 1.5. Îöåíêà ïðåäåëà ïðî÷íîñòè è ìîäóëÿ Þíãà èîííûõ êðèñòàëëîâ

Çàêîí Êóëîíà ñïðàâåäëèâ íå òîëüêî äëÿ çàðÿæåííûõ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ òåë, íî è äëÿ îòäåëüíûõ ìèêðî÷àñòèö: èîíîâ è ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.

Ñ ïîìîùüþ çàêîíà Êóëîíà ìîæíî êîëè÷åñòâåííî îöåíèòü ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà èîííûõ êðèñòàëëîâ: îïðåäåëèòü ïðåäåë ïðî÷íîñòè êðèñòàëëîâ è âû÷èñëèòü (ïðèáëèæåííî) ìîäóëü Þíãà.  ìåõàíèêå ýòè âåëè÷èíû îïðåäåëÿþòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî.

Ñèëà âçàèìîäåéñòâèÿ äâóõ èîíîâ

Ðàññìîòðèì èîííûé êðèñòàëë ïîâàðåííîé ñîëè NaCl. Ðàâíîâåñíîå ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè èîíàìè â êðèñòàëëå r0 ≈ 3 • 10-10 ì (ðèñ. 1.7).

èîííûé êðèñòàëë ïîâàðåííîé ñîëè

Ýêñïåðèìåíòû ñ íàèáîëåå ïðî÷íûìè êðèñòàëëàìè ïîêàçûâàþò, ÷òî èõ ìàêñèìàëüíàÿ îòíîñèòåëüíàÿ äåôîðìàöèÿ ðàñòÿæåíèÿ ïåðåä ðàçðóøåíèåì íå ïðåâûøàåò 10—20%. Áóäåì ñ÷èòàòü ìàêñèìàëüíóþ îòíîñèòåëüíóþ äåôîðìàöèþ Ïðè ýòîé äåôîðìàöèè ñìåùåíèå èîíîâ îò ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ Δr = εmaxr0. Ðàññòîÿíèå ìåæäó èîíàìè â ìîìåíò äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîé äåôîðìàöèè ðàâíî: ã = r0 + Δr = r0(1+ εmax)(ÐÈÑ. 1.8).

Çàðÿä êàæäîãî èîíà ïî ìîäóëþ ðàâåí ýëåìåíòàðíîìó çàðÿäó å. Ñîãëàñíî çàêîíó Êóëîíà ñèëà âçàèìîäåéñòâèÿ äâóõ èîíîâ íà ðàññòîÿíèè ã ðàâíà:

ñèëà âçàèìîäåéñòâèÿ äâóõ èîíîâ

Òàêîâî ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ñèëû ìåæèîííîé ñâÿçè.

Ïðî÷íîñòü êðèñòàëëà ïðè ðàñòÿæåíèè

Ïðè ðàñòÿæåíèè îáðàçöà ïðåäåë ïðî÷íîñòè îïðåäåëÿåòñÿ ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèåì ðåçóëüòèðóþùåé ñèëû ìåæèîííîãî ïðèòÿæåíèÿ, ïðèõîäÿùåéñÿ íà ýëåìåíò ñå÷åíèÿ åäèíè÷íîé ïëîùàäè, ïåðïåíäèêóëÿðíûé íàïðàâëåíèþ ðàñòÿæåíèÿ.

Åñëè íà ïîâåðõíîñòè ïëîùàäüþ S èìååòñÿ N ñâÿçåé (ò. å. èîíîâ), òî ïîëíàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ ìåæäó âñåìè èîíàìè â ñå÷åíèè, ïåðåä ðàçðóøåíèåì îáðàçöà ðàâíà F = NFmax. Îòñþäà ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå

ãäå Fmax îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé (1.5.1). Îöåíèì ýòó âåëè÷èíó. Äèàìåòð èîíà ïðèáëèæåííî ðàâåí ðàññòîÿíèþ ìåæäó èîíàìè â ðàâíîâåñèè, ò. å. r0. Òîãäà ÷èñëî èîíîâ (à çíà÷èò, è ñâÿçåé) â ñå÷åíèè åäèíè÷íîé ïëîùàäè ïðèáëèæåííî ðàâíî:

Ñëåäîâàòåëüíî, òåîðåòè÷åñêîå çíà÷åíèå ïðåäåëà ïðî÷íîñòè êðèñòàëëà NaCl ðàâíî:

Êîíå÷íî, íåëüçÿ ñ÷èòàòü, ÷òî ýòà îöåíêà ïîëó÷åíà ÷èñòî òåîðåòè÷åñêè, èñõîäÿ èç îïðåäåëåííûõ ïðåäñòàâëåíèé î ñòðîåíèè âåùåñòâà. Ìû âåäü çàèìñòâîâàëè èç ýêñïåðèìåíòà çíà÷åíèå εmax ïåðåä ðàçðóøåíèåì (ñì. ðèñ. 1.8, íà êîòîðîì ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàæåí ðàçðûâ êðèñòàëëà).

Îöåíêà ìîäóëÿ Þíãà

×òîáû îöåíèòü ìîäóëü Þíãà, íóæíî ñäåëàòü åùå îäíî äîâîëüíî ãðóáîå äîïóùåíèå. Áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî çàêîí Ãóêà âûïîëíÿåòñÿ ïðè ëþáûõ äåôîðìàöèÿõ, âïëîòü äî ðàçðûâà. Òîãäà σï÷ = Åεmax, ãäå Å — ìîäóëü Þíãà. Îòñþäà

Ðåçóëüòàò ðàñ÷åòà íåïëîõî ñîãëàñóåòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûì çíà÷åíèåì ìîäóëÿ Þíãà äëÿ ïîâàðåííîé ñîëè E ≈ 4 • 1010 Ïà.

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->