ጠንካራ ቁሳቁስ በዙሪያችን ያለው ጉዳይ ሊሆን ከሚችል ከአራቱ የውህደት ግዛቶች አንዱን ይወክላል። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የውስጣቸውን መዋቅር ልዩ ባህሪያት ግምት ውስጥ በማስገባት በደረቅ ውስጥ ምን ዓይነት ሜካኒካል ባህሪያት እንዳሉ እንመለከታለን።
ጠንካራ ቁሳቁስ ምንድነው?
ምናልባት ሁሉም ሰው ለዚህ ጥያቄ መልስ ሊሰጥ ይችላል። አንድ ቁራጭ ብረት፣ ኮምፒውተር፣ መቁረጫዎች፣ መኪናዎች፣ አውሮፕላኖች፣ ድንጋይ፣ በረዶዎች ሁሉም የጠንካራ ነገሮች ምሳሌዎች ናቸው። ከአካላዊ እይታ አንጻር ሲታይ, የቁስ አካል ጠንካራ ድምር ሁኔታ ቅርፁን እና መጠኑን በተለያዩ የሜካኒካዊ ተጽእኖዎች የመቆየት ችሎታ እንደሆነ ይገነዘባል. ከጋዞች, ፈሳሾች እና ፕላዝማዎች የሚለዩት እነዚህ የጠጣር ሜካኒካዊ ባህሪያት ናቸው. ፈሳሹ መጠኑን እንደሚይዝ (የማይጨበጥ) መሆኑን ልብ ይበሉ።
ከላይ ያሉት የጠንካራ ቁሶች ምሳሌዎች ለሰው ልጅ ህይወት እና ለህብረተሰቡ የቴክኖሎጂ እድገት ምን ጠቃሚ ሚና እንደሚጫወቱ በግልፅ ለመረዳት ይረዳሉ።
በግምት ውስጥ ያሉ የቁስ ሁኔታን የሚያጠኑ በርካታ የአካል እና ኬሚካላዊ ትምህርቶች አሉ። ከነሱ በጣም አስፈላጊ የሆኑትን ብቻ እንዘረዝራለን፡
- ጠንካራ ፊዚክስአካል፤
- የተበላሸ መካኒኮች፤
- ቁሳቁሶች ሳይንስ፤
- ጠንካራ ኬሚስትሪ።
የጠንካራ ቁሶች መዋቅር
የጠጣርን መካኒካል ባህሪያት ከማጤን በፊት አንድ ሰው ከውስጥ አወቃቀራቸው ጋር በአቶሚክ ደረጃ መተዋወቅ አለበት።
በአወቃቀራቸው ውስጥ ያሉ የተለያዩ ጠንካራ ቁሶች በጣም ጥሩ ናቸው። ቢሆንም, አካል sostavljajut ንጥረ ነገሮች (አተሞች, ሞለኪውሎች, አቶሚክ ዘለላዎች) መካከል ዝግጅት periodicity መስፈርት ላይ የተመሠረተ ይህም አቀፍ ምደባ, አለ. በዚህ ምደባ መሰረት ሁሉም ጠጣር ነገሮች በሚከተለው ይከፈላሉ፡
- ክሪስታል፤
- የማይመስል።
በሁለተኛው እንጀምር። ቅርጽ ያለው አካል ምንም አይነት የታዘዘ መዋቅር የለውም. በውስጡ ያሉት አቶሞች ወይም ሞለኪውሎች በዘፈቀደ ይደረደራሉ። ይህ ባህሪ ወደ amorphous ቁሳቁሶች ባህሪያት isotropy ይመራል, ማለትም, ንብረቶቹ በአቅጣጫው ላይ የተመኩ አይደሉም. በጣም የሚያስደንቀው የአሞሮፊክ አካል ምሳሌ ብርጭቆ ነው።
የክሪስታል አካላት ወይም ክሪስታሎች፣ከአሞሮፊክ ቁሶች በተለየ፣በህዋ ላይ የተደረደሩ መዋቅራዊ አካላት አሏቸው። በአጉሊ መነጽር, ክሪስታል አውሮፕላኖችን እና ትይዩ የአቶሚክ ረድፎችን መለየት ይችላሉ. በዚህ መዋቅር ምክንያት, ክሪስታሎች አኒሶትሮፒክ ናቸው. ከዚህም በላይ anisotropy በጠንካራዎች ሜካኒካዊ ባህሪያት ላይ ብቻ ሳይሆን በኤሌክትሪክ, ኤሌክትሮማግኔቲክ እና ሌሎች ባህሪያት ውስጥ እራሱን ያሳያል. ለምሳሌ, tourmaline ክሪስታል የብርሃን ሞገድ ንዝረትን በአንድ አቅጣጫ ብቻ ማስተላለፍ ይችላል, ይህም ወደ ይመራልየኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ፖላራይዜሽን።
የክሪስሎች ምሳሌዎች ከሞላ ጎደል ሁሉም የብረታ ብረት ቁሶች ናቸው። ብዙውን ጊዜ በሶስት ክሪስታል ላቲስ ውስጥ ይገኛሉ፡- ፊት ላይ ያማከለ እና ሰውነትን ያማከለ ኪዩቢክ (fcc እና ቢሲሲ በቅደም ተከተል) እና ባለ ስድስት ጎን የተጠጋ (hcp)። ሌላው የክሪስታል ምሳሌ የተለመደ የጠረጴዛ ጨው ነው. እንደ ብረቶች ሳይሆን አንጓዎቹ አቶሞች ሳይሆኑ ክሎራይድ አኒዮን ወይም ሶዲየም cations ይይዛሉ።
የመለጠጥ የሁሉም ጠንካራ ቁሶች ዋና ንብረት ነው
ትንሹን ጭንቀት እንኳን ወደ ጠጣር በመተግበር ቅርጹን እንዲቀይር እናደርገዋለን። አንዳንድ ጊዜ መበላሸቱ በጣም ትንሽ ሊሆን ስለሚችል ሊታወቅ አይችልም. ነገር ግን, ሁሉም ጠንካራ እቃዎች ውጫዊ ጭነት በሚፈጠርበት ጊዜ ይለወጣሉ. ይህን ጭነት ካስወገዱ በኋላ, ቅርጹ ከጠፋ, ስለ ቁሱ የመለጠጥ መጠን ይናገራሉ.
የመለጠጥ ክስተት ቁልጭ ምሳሌ የብረታ ብረት ምንጭ መጭመቅ ሲሆን ይህም በ ሁክ ህግ ይገለጻል። በኃይል F እና በፍፁም ውጥረት (መጭመቅ) x፣ ይህ ህግ እንደሚከተለው ተጽፏል፡-
F=-kx.
እነሆ k የተወሰነ ቁጥር ነው።
በጅምላ ብረቶች፣ ሁክ ህግ ብዙውን ጊዜ የሚፃፈው በተተገበረው ውጫዊ ጭንቀት σ፣ አንጻራዊ ጫና ε እና ያንግ ሞጁል ኢ፡
σ=ኢε.
የወጣቶች ሞጁል ለአንድ የተወሰነ ቁሳቁስ ቋሚ እሴት ነው።
የላስቲክ መበላሸት ባህሪይ ከፕላስቲክ ዲፎርሜሽን የሚለየው ተገላቢጦሽ ነው።በተለዋዋጭ መበላሸት ስር ባሉ ጠጣር መጠን ላይ አንጻራዊ ለውጦች ከ 1% አይበልጡም። ብዙውን ጊዜ በ 0.2% ክልል ውስጥ ይተኛሉ. የጠንካራዎቹ የመለጠጥ ባህሪያት ውጫዊው ጭነት ከተቋረጠ በኋላ በንጥረቱ ክሪስታል ጥልፍልፍ ውስጥ ያሉ መዋቅራዊ አካላት አቀማመጦች መፈናቀል ባለመኖሩ ይታወቃል።
የውጫዊው ሜካኒካል ሃይል በቂ ከሆነ፣በአካሉ ላይ ያለው እርምጃ ከተቋረጠ በኋላ፣የተረፈውን መበላሸት ማየት ይችላሉ። ፕላስቲክ ይባላል።
የደረቅ ፕላስቲክነት
የጠጣርን የመለጠጥ ባህሪያት ተመልክተናል። አሁን ወደ የፕላስቲክነታቸው ባህሪያት እንሂድ. ብዙ ሰዎች ሚስማርን በመዶሻ ቢመታ ጠፍጣፋ እንደሚሆን ያውቃሉ እና አስተውለዋል። ይህ የፕላስቲክ መበላሸት ምሳሌ ነው. በአቶሚክ ደረጃ, ውስብስብ ሂደት ነው. የላስቲክ ቅርጻቅር ቅርጽ ባልሆኑ አካላት ላይ ሊከሰት ስለማይችል መስታወቱ በሚመታበት ጊዜ አይለወጥም ነገር ግን ይወድቃል።
ጠንካራ አካላት እና በላስቲክ የመቀየር አቅማቸው በክሪስታል አወቃቀሩ ላይ የተመሰረተ ነው። ሊቀለበስ የማይችል መበላሸት የሚከሰተው በክሪስታል መጠን ውስጥ በሚገኙ ልዩ የአቶሚክ ውስብስቶች እንቅስቃሴ ምክንያት ነው ፣ እነዚህም መፈናቀል ይባላሉ። የኋለኛው ደግሞ ከሁለት ዓይነት ሊሆን ይችላል (ህዳግ እና ስክሩ)።
ከጠንካራ ቁሶች ሁሉ ብረቶች እጅግ በጣም ብዙ የሆነ ፕላስቲክነት አላቸው ምክንያቱም ለቦታ ቦታ በተለያዩ ማዕዘኖች የሚመሩ ተንሸራታች አውሮፕላኖችን ስለሚሰጡ። በአንጻሩ፣ ኮቫለንት ወይም ionኒክ ቦንድ ያላቸው ቁሶች ተሰባሪ ይሆናሉ። እነዚህ ሊባሉ ይችላሉእንቁዎች ወይም የተጠቀሰው የጠረጴዛ ጨው።
መሰባበር እና ጥንካሬ
በማያቋርጥ ውጫዊ ሀይልን በማንኛውም ጠንካራ ቁሳቁስ ላይ የምትተገብሩ ከሆነ ይዋል ይደር ይወድቃል። ሁለት አይነት ጥፋት አሉ፡
- ተሰባበረ፤
- viscous።
የመጀመሪያው በመልክ እና በፈጣን ስንጥቅ እድገት የሚታወቅ ነው። የተሰበሩ ስብራት በማምረት ላይ አስከፊ መዘዝን ያስከትላሉ፣ስለዚህ ቁሶችን ለመጠቀም ይሞክራሉ እና የቁሱ መጥፋት ductile ይሆናል። የኋለኛው በዝግታ ስንጥቅ እድገት እና ከሽንፈት በፊት ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል በመምጠጥ ይታወቃል።
ለእያንዳንዱ ቁሳቁስ የተሰባሪ-ሰርጥ ሽግግርን የሚለይ የሙቀት መጠን አለ። በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች የሙቀት መጠኑ መቀነስ ስብራትን ከ ductile ወደ ተሰባሪነት ይለውጠዋል።
ሳይክል እና ቋሚ ጭነቶች
በኢንጂነሪንግ እና ፊዚክስ የጠጣር ባህሪያቶችም የሚገለጹት በእነሱ ላይ በተተገበረው ጭነት አይነት ነው። ስለዚህ በእቃው ላይ የማያቋርጥ የሳይክል ተጽእኖ (ለምሳሌ, ውጥረት-መጭመቅ) የድካም መቋቋም በሚባለው ይገለጻል. የተወሰነ የጭንቀት መጠን ምን ያህል ዑደቶች ሲተገበሩ ቁሱ ሳይሰበር ለመቋቋም ዋስትና እንዳለው ያሳያል።
የቁሳቁስ ድካም በቋሚ ጭነት ጊዜም የሚጠና ሲሆን የጥረቱን መጠን በጊዜ በመለካት።
የቁሳቁሶች ጠንካራነት
የጠጣር ንጥረ ነገሮች አስፈላጊ ከሆኑት ሜካኒካል ባህሪያት አንዱ ጠንካራነት ነው። ትገልፃለች።የውጭ አካል ወደ ውስጥ እንዳይገባ ለመከላከል የቁሱ ችሎታ. በተጨባጭ, ከሁለቱ አካላት የትኛው ከባድ እንደሆነ ለመወሰን በጣም ቀላል ነው. ከመካከላቸው አንዱን ከሌላው ጋር መቧጨር ብቻ አስፈላጊ ነው. አልማዝ በጣም አስቸጋሪው ክሪስታል ነው. ሌላ ማንኛውንም ነገር ይቧጫራል።
ሌሎች መካኒካል ንብረቶች
ጠንካራ ቁሶች ከላይ ከተጠቀሱት ውጪ አንዳንድ መካኒካል ባህሪያት አሏቸው። ባጭሩ እንዘረዝራቸዋለን፡
- ductility - የተለያዩ ቅርጾችን የመውሰድ ችሎታ፤
- ductility - ወደ ቀጭን ክሮች የመለጠጥ ችሎታ፤
- እንደ ማጠፍ ወይም መጠምዘዝ ያሉ ልዩ የአካል ቅርጽ ዓይነቶችን የመቋቋም ችሎታ።
ስለሆነም የጠጣር ጥቃቅን አወቃቀሩ በአብዛኛው ባህሪያቸውን ይወስናል።
