) מקור חוזקם של החומרים המוצקים בכוחות המחזיקים את האטומים והמולקולות במקומם. בדרך כלל חזקים הכוחות הבין אטומים מן הכוחות שבין המולקולות ומשום כך אותם מוצקים הבנויים מאוסף של אטומים בודדים הם החזקים ביותר. במוצק טהור האטומים מוחזקים במערך מסודר בסריג גבישי סידור זה מעניק למוצק תכונות קשיות וחוזק.
2) ניתן למצוא את חוזקו של חומר נתון על ידי מדידת האלסטיות. כלומר עד כמה הוא קשיח וכיצד הוא מגיב בשעה שמנסים למתוח אותו או לכווצו. הגמישות או האלסטיות נקבעת על פי היחס שבין המאמץ הפועל על החומר לבין המעוות שנוצר בו. כוח יישבר אם הכוח המופעל עליו יהיה גדול מגבול האלסטיות שלו.
3) נספח מצורף.
קיים יחס ישר כאשר הגרף מתאר קשר בין שניט גדלים. זהו יחס ישר שבו התארכות קפיץ מוכפלת על ידי כוח האלסטי. כא6שר ההתארכות גדלה פי שלוש הכוח האלסטי שמפעיל קפיץ גדל אף הוא פי שלוש.
4) גבול האלסטיות של מוצקים הוא כשמגדילים בהדרגה את המאמץ
המופעל על החומר, משתנה גם בהתאם צורתו. לכול חומר יש נקודה מסוימת, שבה הוא מגיע לגבול האלסטיות שלו. אם מוסיפים להגדיל את המאמץ מעבר לנקודת הכניעה לא יחזור החומר לצורתו המקורית שבמציאות אין המבנה הגבישי של החומרים מושלם. כאשר החומר מגיע לגבול הכניעה נוצרים בחומר נקעים חדשים החומר הופך להיות פלסטי ומוסיף להימתח גם אם מקטינים מעט את המאמץ.
כאשר מותחים חומר אלסטי ההתארכות מאפשרת לחומר האלסטי להגיע עד גבול האלסטיות. מעבר לגבול הכניעה גידול קל במאמץ גורר בעקבותיו מתיחה גדולה, עד שהחומר נשבר.
5) חשיבות של גבול הכניעה בתחומי ההנדסה היא במתן מידע חיוני למהנדסים כאשר הם בוחרים חומרים למבנים שונים. מתכנון סיכת ביטחון ועד בחירת חומרים לבניית גשר. דיוק באומדן גבול הכניעה יכול למנוע סכנת חיים בבניה או בעריכת שיפוצים במבנים.
6) א. מד כוח מורכב מקפיץ הנע לאורך סרגל קריאה ובסופו וו תלייה ממנו נתלית משקולת. ההבדלים בין מדי כוח ותחומי מדידתם נובע מסוג הקפיץ /שנמצא בתוך מד הכוח ומידת קשיחותו. ישנם מדי כוח אנכיים וישנם מדי כוח המודדים התכווצות כלומר מד אנכי מודד אלסטיות של התארכות ומד כיווץ מודד יחס ישר לכוח האלסטי שמפעיל הקפיץ (מאזני קפיץ). מד כוח אנכי מכויל בהתאם למשקל של יחידות שוות משקל כמו למשל 100 סמ”ק, 200 סמ”ק. 100 סמ”ק מים נמשכים בכוח של 1 ניוטון לכדור הארץ. כול שנתה מסמנת בסרגל הקריאה 1 ניוטון.
תרשים מצורף.
7) בניית מובילי מים (אקוודוקטים) נעשה מימי קדם בעזרת מערכת של קשתות. מבנה הקשת אינו יוצר מתיחה אלא לחיצה בלבנים הבונות את הקשת. הלבנה שעשויה מאבן נשברת בקלות בהשפעת מתיחה, אבל לחיצה יוצרת מבנה חזק ביותר. האבנים נלחצות זו לזו ונצמדות בעוצמה רבה עקב כוחות הלחיצה. קשתות כאלה נבנו בעבר ללא מלט והן מחזיקות אפילו אלפיים שנה.
כוח המושך עצם גורם לו למתיחה ואילו כוח הלוחץ על עצם גורם ללחיצה או דחיסה. מידת המתיחה או הכיווץ של הקשת יהיה- ביחס ישר לגודל הכוח המופעל עליו. הקשת יכולה לשאת משקל עד לגבול האלסטיות שלה, מעבר לגבול זה תתרחש התמוטטות.
2) ניתן למצוא את חוזקו של חומר נתון על ידי מדידת האלסטיות. כלומר עד כמה הוא קשיח וכיצד הוא מגיב בשעה שמנסים למתוח אותו או לכווצו. הגמישות או האלסטיות נקבעת על פי היחס שבין המאמץ הפועל על החומר לבין המעוות שנוצר בו. כוח יישבר אם הכוח המופעל עליו יהיה גדול מגבול האלסטיות שלו.
3) נספח מצורף.
קיים יחס ישר כאשר הגרף מתאר קשר בין שניט גדלים. זהו יחס ישר שבו התארכות קפיץ מוכפלת על ידי כוח האלסטי. כא6שר ההתארכות גדלה פי שלוש הכוח האלסטי שמפעיל קפיץ גדל אף הוא פי שלוש.
4) גבול האלסטיות של מוצקים הוא כשמגדילים בהדרגה את המאמץ
המופעל על החומר, משתנה גם בהתאם צורתו. לכול חומר יש נקודה מסוימת, שבה הוא מגיע לגבול האלסטיות שלו. אם מוסיפים להגדיל את המאמץ מעבר לנקודת הכניעה לא יחזור החומר לצורתו המקורית שבמציאות אין המבנה הגבישי של החומרים מושלם. כאשר החומר מגיע לגבול הכניעה נוצרים בחומר נקעים חדשים החומר הופך להיות פלסטי ומוסיף להימתח גם אם מקטינים מעט את המאמץ.
כאשר מותחים חומר אלסטי ההתארכות מאפשרת לחומר האלסטי להגיע עד גבול האלסטיות. מעבר לגבול הכניעה גידול קל במאמץ גורר בעקבותיו מתיחה גדולה, עד שהחומר נשבר.
5) חשיבות של גבול הכניעה בתחומי ההנדסה היא במתן מידע חיוני למהנדסים כאשר הם בוחרים חומרים למבנים שונים. מתכנון סיכת ביטחון ועד בחירת חומרים לבניית גשר. דיוק באומדן גבול הכניעה יכול למנוע סכנת חיים בבניה או בעריכת שיפוצים במבנים.
6) א. מד כוח מורכב מקפיץ הנע לאורך סרגל קריאה ובסופו וו תלייה ממנו נתלית משקולת. ההבדלים בין מדי כוח ותחומי מדידתם נובע מסוג הקפיץ /שנמצא בתוך מד הכוח ומידת קשיחותו. ישנם מדי כוח אנכיים וישנם מדי כוח המודדים התכווצות כלומר מד אנכי מודד אלסטיות של התארכות ומד כיווץ מודד יחס ישר לכוח האלסטי שמפעיל הקפיץ (מאזני קפיץ). מד כוח אנכי מכויל בהתאם למשקל של יחידות שוות משקל כמו למשל 100 סמ”ק, 200 סמ”ק. 100 סמ”ק מים נמשכים בכוח של 1 ניוטון לכדור הארץ. כול שנתה מסמנת בסרגל הקריאה 1 ניוטון.
תרשים מצורף.
7) בניית מובילי מים (אקוודוקטים) נעשה מימי קדם בעזרת מערכת של קשתות. מבנה הקשת אינו יוצר מתיחה אלא לחיצה בלבנים הבונות את הקשת. הלבנה שעשויה מאבן נשברת בקלות בהשפעת מתיחה, אבל לחיצה יוצרת מבנה חזק ביותר. האבנים נלחצות זו לזו ונצמדות בעוצמה רבה עקב כוחות הלחיצה. קשתות כאלה נבנו בעבר ללא מלט והן מחזיקות אפילו אלפיים שנה.
כוח המושך עצם גורם לו למתיחה ואילו כוח הלוחץ על עצם גורם ללחיצה או דחיסה. מידת המתיחה או הכיווץ של הקשת יהיה- ביחס ישר לגודל הכוח המופעל עליו. הקשת יכולה לשאת משקל עד לגבול האלסטיות שלה, מעבר לגבול זה תתרחש התמוטטות.
ביבליוגרפיה:
• גלילי יגאל ,עובדיה דני; “יסודות הפיסיקה” הוצאת מאור, עמ’ 21-27.
• היואיט פול ג’; “פיסיקה לכול” הוצאת מכון ברנקו וייס, עמ’ 196-201.
• אנצ’ מדעית לנוער, תכונות של מוצקים, עמ’ 24-25.
