Cтраница 3
В последнем случае трение определяется явлениями течения, происходящими внутри этой прослойки. Как показал Табор, при трении качения играют роль также и те деформации обоих тел, которые наступают под влиянием внешней нагрузки в области вблизи участка контакта. При качении вследствие перемещения участка контакта непрерывно идут два процесса: деформирование новых и новых областей обоих тел и спад и исчезновение деформации областей, деформированных ранее. Таким образом, при качении должна непрерывно тратиться, переходя в тепло, работа на упругое деформирование. [31]
Под действием внешнего усилия ( например, растягивающего) изогнутые гибкие цепи изменяют свою форму, распрямляются за счет перемещения звеньев и поворачиваются в направлении действия силы. Эги перемещения происходят без относительного смещения цепей. Поскольку макромолекулы взаимодействуют с соседними макромолекулами, а звенья одной и той же молекулы - друг с другом, эти перемещения совершаются лишь на малых участках макромолекул и нарушенные межмолекулярные взаимодействия тотчас возникают вновь. После прекращения действия силы макромолекулы и их звенья стремятся занять положения, отвечающие максимуму энтропии и минимуму свободной энергии системы. Внешне это проявляется в исчезновении приобретенной деформации, которая и является эластической деформацией. [32]
В зависимости от отношений плотностей граничащих сред отражение происходит по-разному. Рассмотрим отражение от менее плотной среды ( в предельном случае от вакуума) на примере распространения волны в стержне. Пусть левый конец стержня связан с источником колебаний, а правый свободен. Когда деформация ( например, сжатие), вызванная источником колебаний, достигает свободного конца, он в результате сжатия получает ускорение вправо. Это движение не встречает со стороны вакуума сопротивления, поэтому к моменту исчезновения деформации конец стержня будет двигаться с наибольшей скоростью. [33]
Уменьшение трения в технических устройствах достигается также путем замены трения скольжения трением качения. При одинаковых условиях силы трения качения значительно меньше сил трения скольжения. Трение качения наблюдается, например, когда цилиндр катится по плоскости без скольжения. При качении цилиндра вследствие движения участка контакта тел непрерывно идут два процесса: деформирование новых и новых областей тел и спад или исчезновение деформаций в областях, деформированных ранее. Эти и другие процессы ( например, электризация тел) крайне осложняют явление трения качения. [34]
Можно видеть, что каждая кривая нагрузка-удлинение имеет две точки перегиба, причем первая лежит при удлинении около 1 25 %, а положение второй колеблется приблизительно от 6 % удлинения для наиболее прочных нитей до 1 25 % - для нитей с наименьшей прочностью. Таким образом, кривые могут быть разделены на три области. Вполне обоснованно предположить, что первая область с высоким модулем связана с изгибом и натяжением связей внутри отдельных молекулярных цепей без искажений дальнего порядка кристаллической решетки. Вторая область должна включать такие искажения; интересно отметить, что нити с низкой прочностью, для которых эта область совершенно отсутствует, обладают лишь незначительной кристалличностью. Третья область соответствует процессу течения, сопровождающемуся разрушением и перестройкой всей молекулярной решетки и обычно наблюдаемому при вытягивании волокна; растяжения в этой области почти полностью необратимы. Исчезновение деформаций после растяжений в первой области происходит в первом приближении мгновенно и полностью, в то время как во второй области деформация не совсем обратима, а обратимая часть-замедленна. Это представление, хотя и весьма упрощенное, по-видимому, подтверждается всеми имеющимися данными и не отличается от представлений, развитых Марком и Прессом [4] для случаев вискозного и ацетатного шелка. Разумеется, эти три области могут в некоторой степени перекрывать одна другую. Например, при растяжении наименее прочных нитей на 1 25 % имеет место остаточная деформация, так как процесс течения ( пластического деформирования) для таких нитей протекает при очень низких нагрузках. [35]
В момент времени t, внешнее напряжение снимается, после чего сразу исчезает упругая часть деформации бв. Затем вновь начинается релаксационный процесс, новая релаксация деформации. Но процесс идет на этот раз в обратном направлении. Под действием теплового движения изогнутость молекул увеличивается. Теперь равновесному состоянию соответствует дезориентированная структура. Молекулы искривляются и при этом сокращаются. Таким образом, исчезновение деформации во времени продолжается. Этому периоду соответствует участок ее кривой. Медленно исчезающая во времени часть деформации представляет собой высокоэластичную ее часть вд. Одновременно исчезают и внутренние напряжения в материале. [36]
Упругая деформация, вызванная в теле внешними силами, состоит из двух частей. Первая из них - динамическая - распространяется со скоростью звука во всем теле; за ней следует во времени упругое последействие - дальнейшее нарастание деформаций, асимптотически приближающее ее к статическому пределу. Оба вида деформации исчезают при устранении деформирующих сил и этим отличаются от явлений остаточной деформации. Гельмгольц [1] приводит упругое последействие при нагрузке и разгрузке как типичный пример необратимого замкнутого цикла. При циклической деформации упругое последействие приводит к тем же результатам, что и магнитный гистерезис; это и привело к понятию об упругом гистерезисе. Необходимо, однако, отметить, что между указанными двумя явлениями существует принципиальное различие: упругое последействие ведет к необратимости только при конечной скорости деформации, а при бесконечно медленном нарастании и исчезновении деформации упругое последействие не вызывает рассеяния энергии; магнитный же гистерезис вызывает рассеяние энергии, не зависящее от скорости намагчичивания, и только при чрезвычайно большой быстроте намагничивания потери уменьшаются ( при периоде изменения магнитного поля меньше 10-и сек. Упругим гистерезисом следует поэтому называть не упругое последействие, а остаточную деформацию, представляющую более глубокую аналогию с магнитным гистерезисом. Указанный Гельм-гольцем цикл необратим настолько, насколько необратим и цикл Карно, в котором теплота подводится и отводится с конечной скоростью при конечной разности температур, тогда как цикл намагничивания и цикл пластической деформации необратимы независимо от скорости процессов. [37]
Упругая деформация, вызванная в теле внешними силами, состоит из двух частей. Первая из них - динамическая - распространяется со скоростью звука во всем теле; за ней следует во времени упругое последействие - дальнейшее нарастание деформаций, асимптотически приближающее ее к статическому пределу. Оба вида деформации исчезают при устранении деформирующих сил и этим отличаются от явлений остаточной деформации. Гельмгольц [1 ] приводит упругое последействие при нагрузке и разгрузке как типичный пример необратимого замкнутого цикла. При циклической деформации упругое последействие приводит к тем же результатам, что и магнитный гистерезис; это и привело к понятию об упругом гистерезисе. Необходимо, однако, отметить, что между указанными двумя явлениями существует принципиальное различие: упругое последействие ведет к необратимости только при конечной скорости деформации, а при бесконечно медленном нарастании и исчезновении деформации упругое последействие не вызывает рассеяния энергии; магнитный же гистерезис вызывает рассеяние энергии, не зависящее от скорости намагничивания, и только при чрезвычайно большой быстроте намагничивания потери уменьшаются ( при периоде изменения магнитного поля меньше 10 11 сек. Упругим гистерезисом следует поэтому называть не упругое последействие, а остаточную деформацию, представляющую более глубокую аналогию с магнитным гистерезисом. Указанный Гелъм-гольцем цикл необратим настолько, насколько необратим и цикл Карно, в котором теплота подводится и отводится с конечной скоростью при конечной разности температур, тогда как цикл намагничивания и цикл пластической деформации необратимы независимо от скорости процессов. [38]