Какие виды деформаций вы знаете?

В физике деформация — это изменение формы или размера тела под действием внешних сил. В зависимости от характера изменений и внешних воздействий различают несколько видов деформаций:

1. Растяжение и сжатие Эти виды деформации происходят, когда тело удлиняется или укорачивается под действием приложенной силы. При растяжении частицы материала удаляются друг от друга, а при сжатии — сближаются. Пример: растяжение пружины или сжатие столбика под давлением.

В случае линейного растяжения (или сжатия) деформация описывается через изменение длины тела. Количественная характеристика — относительное удлинение, которое равно отношению изменения длины тела к первоначальной длине.

$$ \varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0} $$
где:
$ \varepsilon $ — относительное удлинение,
$ \Delta L $ — изменение длины,
$ L_0 $ — начальная длина.

1. Сдвиг Сдвиговая деформация возникает, когда одна часть тела смещается относительно другой части параллельно плоскости. Этот тип деформации выражается изменением угла между гранями тела. Пример: сдвиг прямоугольного бруска, когда одна его грань перемещается относительно другой.

Для описания сдвига используется величина, называемая углом деформации ($ \gamma $) — это разность углов между исходным и изменённым положением плоскостей тела.

1. Кручение Кручение — это деформация, возникающая, когда тело подвергается вращательному воздействию, при котором его разные части поворачиваются на разные углы вокруг одной оси. Пример: скручивание металлического стержня под действием момента сил.

В этом случае важным параметром является угол закручивания и распределение напряжений внутри тела.

1. Изгиб Изгиб — деформация, при которой тело искривляется под действием внешних сил. При этом одна сторона тела растягивается, а противоположная сторона сжимается. Пример: изгиб балки или ветки дерева под воздействием силы.

Изгиб часто описывают через кривизну, которая характеризует, насколько сильно тело отклоняется от прямолинейной формы.

1. Пластическая деформация Пластическая деформация возникает, если после снятия нагрузки тело не возвращается в исходное состояние, а сохраняет изменённую форму. Это связано с превышением предела упругости материала. Пример: образование вмятины на металле.

При пластической деформации происходит необратимое перемещение атомов или молекул материала.

1. Упругая деформация Упругая деформация — это процесс, при котором тело восстанавливает свою первоначальную форму после снятия нагрузки. Это возможно, если деформирующая сила не превышает предел упругости материала. Пример: растяжение пружины, которое полностью исчезает после снятия нагрузки.

Упругость тела описывается законом Гука, который утверждает, что сила $ F $, вызывающая деформацию, пропорциональна удлинению $ \Delta L $:
$$ F = k \Delta L $$
где:
$ k $ — коэффициент жёсткости или упругости, зависящий от материала и формы тела,
$ \Delta L $ — изменение длины тела.

1. Объёмная деформация Этот вид деформации возникает, когда тело изменяет свой объём под действием внешних сил. Например, давление жидкости или газа может вызвать уменьшение или увеличение объёма. Пример: сжатие воздуха в баллоне.

Для объёмной деформации вводят относительное изменение объёма:
$$ \varepsilon_v = \frac{\Delta V}{V_0} $$
где:
$ \Delta V $ — изменение объёма,
$ V_0 $ — начальный объём.

1. Разрывная деформация Разрывная деформация происходит, когда тело или материал полностью разрушается под действием внешних нагрузок. Это связано с превышением предела прочности материала. Пример: разрыв верёвки при приложении слишком большой силы.

Каждый вид деформации имеет свои особенности, и их описание включает использование физических величин (напряжение, деформация, модуль упругости). На практике многие тела испытывают комбинацию различных типов деформаций одновременно.