Тұтас орта физикасы

Лекция №1

Кіріспе.

Тұ тас орта физикасы серпімділік теориясы, сұ йық тармен газдардың механикасы тұ тас орта электродинамикасы сияқ ты бірнеше пә ндерді біріктіретін арнайы курс. Табиғ аттағ ы қ атты, сұ йық, газ, плазма тү ріндегі денелерді тұ тас деп қ арастырып, олардың механикасын тү сіндіреді. Тұ тас орта физикасы бұ л денелердің (агрегаттық кү йінің) заң дылық тарын тү сіндіргенде олардың ішкі структуралық элементтерін (атомдармен молекулалардың) жағ дайын қ арастырмайды. Оның қ арастыратын мә селелері:

1. Серпімділік теориясы.

2. Сұ йақ тар мен газдардың механикасы.

3. Тұ тас орта электродинамикасы.

Идеалды серпімді денелер

Барлық реалды денелер деформацияланады. Тү сірілген кү штердің ә серінен олар ө здерінің формасын немесе кө лемін ө згертеді. Мұ ндай ө згерістер деформация деп аталады.

Деформация дегеніміз — қ атты денеге кү ш ә сер еткенде оның формасының ө згеруі. Деформация серпімді деформация жә не пластикалық деформация болып екіге бө лінеді. Егер денеге ә сер ететін кү ш жоқ болса, дене ө з қ алпына қ айта келеді, мұ ны серпімді деформация деп атайды. Ал егерде формасына қ айта келмесе, пластикалық деформация болады. Пластикалық деформацияғ а металдарды суық кү йде ө ң деу негізделген. Деформацияның серпімді немесе пластикалық болуы – тек материалғ а ғ ана емес, сонымен қ атар тү сірілген кү штің шамасына тә уелді. Егер кү штің (дә лірек бірлік ауданғ а тү сірілген кү ш, яғ ни кернеу) мә ні белгілі шамадан артпаса, онда деформация серпімді болады. Бұ л шама серпімділік шегі деп аталады. Егер кү ш бұ л шамадан артса, онда пайда болғ ан деформация пластикалық болады. Сғ ерпімділік шегі тү рлі материал ү шін тү рліше болады. Ол толығ ымен анық шама емес. Денелерді сғ ерпімді жә не пластикалық деп бө лу де белгілі дә режеде шартты. Былайша айтқ анда, барлық деформация тү сірілген кү штің ә сері тоқ тағ анда толығ ымен жойылмайды, сондық тан пластикалық болып табылады. Алайда қ алдық деформацияның шамасы аз болса, онда оны кө п жағ дайда ескермеуге болады. Қ алдық деформацияны ескермеу ү шін оның шамасы қ андай болу керектігі – нақ ты шартқ а тә уелді. Кейбір жағ дайларда егер ол максимал мә ннә ң 0, 1%-нен артық болмаса, онда оны ескермеуге болады. Ал басқ а жағ дайларда бұ л шек 0, 01%дейін тө мендетіледі жә не т.с.с.

Бұ л тарауда біз серпімді деформацияны қ арастырумен шектелеміз. Сонымен қ атар біз қ ұ былыстың физикасына емес, тек механикасына тоқ таламыз. Механика физикалық кү йге (мысалы температурағ а)тә уелді тү рлі денелер ү шін тү рліше болатын енгізілген эмпирикалық серпімді тұ рақ тыларғ а сү йене отырып денелердің серпімділік қ асиеттерін зерттейді. Деформацияны атомдық тұ рғ ыдан қ арастыру оны терең ірек тү сінуге мү мкіндік береді. Деформацияны мұ ндай жолмен қ атты дене теория тү сіндіреді. Сонымен қ атар ол тек деформацияланғ ан денлердің атомдық тұ рғ ыдан тек негізгі тең деулерін ғ ана қ арастырмайды, жә не де дененің серпімді тұ рақ тыларын басқ а физикалық қ асиеттерімен байланыстырады.

Біз денелерді идеалды серпімді деп қ арастырамыз. Мұ ндай деп тек серпімді деформацияғ а ұ шырайтын идеалданғ ан денелер аталады. Мұ ндай идеализациялауды реалды денелерге тү сірілген кү штер серпімділік шектен аспайтын болса қ олдануғ а болады. Идеалды серпімді денелер ү шін ә сер етуші кү штер мен олардың ә серінен деформациялардың арасынды бір мә нді тә уелділік бар. Пластикалық деформациякезінде мұ ндай байланыс жоқ. Біз тек кіші деформацияларды қ арастырумен шектелеміз. Кіші деформация деп серпімді Гук заң ына бағ ынатын деформациялар аталады. Бұ л келтірілген заң бойынша деформация кү шке пропорционал.

Қ атты денелер изотропты жә не анизотропты болып бө лінеді. Изотропты деп барлық бағ ытта қ асиеттері бірдей денелер аталады. Анизотропты денелерге кристалдар жатады. Келтірілген анық тамалар белгілі дә режеде анық емес, себебі оларда қ андай физикалық қ асиеттер туралыт сө з болып отырғ аны айтылмағ ан.Себебі, денелер кей қ асиеттеріне қ арағ анда изотропты, ал кей қ асиеттеріне қ арағ анда анизотропты болуы мү мкін. Кубтік жү йедегі барлық кристалдар олардағ ы жарық тық таралуын, қ арастырғ анда изотропты болады. Бірақ олар анизотропты болады, егер сө з олардың серпімділік қ асиеттері туралы болса. Бұ л тарауда денелердің изотроптылығ ымен анизотроптылығ ы олардың серпімділік қ асиеттеріне салыстырмалы қ арстырпылады. Бірақ біз қ арапайым дене изотропты болу жағ дайын қ арстырумен шектелеміз. Металдар ә детте поликристалдық қ ұ рылымдық болады, яғ ни олар бей-берекет бағ ытталғ ан ө те кіші кристалдардан тұ рады. Осы ә рбір кристалл анизотропты дене болады. Бірақ қ ұ рамында кө птеген кристалдар бар кристалдар бар металл бө лігі ө зін изотропты дене сияқ ты тұ тады, егер барлық мү мкін болғ ан кристалл бағ ыттары бірдей ық тималдылық пен берілсе, нә тижесінде пластикалық деформацияда кристалл бағ ыттарының бей-берекеттілігі бұ зылуы мү мкін. Сонда пластикалық деформациядан соң металл анизотропты болады. Мұ ндай қ ұ былыс сымның созылу немесе айналу кезінде байқ алады.