Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
Siłydziałającenaprzewód
AtomyutrzymująwzględemsiebieokreślonepołożeniedziękiCoulombowskimsiłomodpycha-
niaiprzyciąganiaładunkówelektrycznych.Siłyodpychającepowstająprzyzbliżaniusiędosiebie
dodatnionaładowanychjąderatomowych,siłyprzyciągającepowstajązwzajemnegooddziały-
waniaujemnienaładowanychpowłokelektronowychzdodatnionaładowanymijądrami.Niektó-
reelektronyzzewnętrznychpowłokjednegoatomuprzechodządopowłokinnegoatomu,wten
sposóbatomyprzestająbyćobojętneelektrycznie.Ten,któryutraciłelektron,stajesiędodatni,
aten,którygozyskał,stajesięujemny.Mającróżneładunkiatomysięprzyciągają.Ponieważpo-
włokielektronowezajmująobszartysiącrazywiększyodobszaruzajmowanegoprzezsamejądra,
więcefektprzyciąganiapojawiasięwwiększejodległościodjądraniżefektodpychania.Dlatego
atomypoczątkowoprzybliżająsiędosiebieażdomomentu,gdysiłaprzyciąganiazostaniezrów-
noważonaprzezsiłęodpychającą.Wtensposóbustalasięśredniaodległośćmiędzyatomami.
Wtympołożeniuatomów,wypadkowaenergiapotencjalnaprzyciąganiaiodpychaniaosiągalo-
kalneminimum,cojestzgodnezobowiązującąwnaturzezasadąminimumenergiipotencjal-
nej.Ponieważsiłysągradientamigęstościenergii,więcpozróżniczkowaniuwypadkowejkrzywej
gęstościenergiiwzględemx(odległościmiędzyatomami)otrzymujemyrozkładsiłwprzestrzeni
międzyatomami.Wśredniejodległościmiędzyatomamisiłyprzyciąganiaiodpychaniasięrówno-
ważą,natomiastmaksymalnasiłaprzyciągającawystępujewmiejscuprzegięciakrzywejpotencjal-
nejenergii.Miejscetowyznaczamaksymalnąsiłęspójnościmateriału.Oczywiścieatomynigdy
niepozostająwspoczynku,leczporuszająsięwzględemsiebiewykonującmałeruchy(drgania).
Wefekcieczęśćatomówwkażdymmomenciejestwmniejszej,aczęśćwwiększejodległościod
siebie.Niejesteśmywstaniewdanejchwiliokreślićpołożeniapojedynczychatomów,możemy
jedyniemówićośredniejodległościmiędzynimi.Tęśredniąodległość(wstaniespoczynku,bez
działaniasiłzewnętrznych)wyznaczarównowagatermodynamiczna.Imwiększajesttemperatu-
ra,tymwiększeodległościmiędzyatomami.Stądbierzesięwłaściwośćwydłużaniamateriałupod
wpływemtemperatury.Narysunku3.3.przedstawionowyidealizowanymodeldwóchatomów,
wyjaśniający,skądbiorąsięsiłyspójnościmateriału.
SiłyczynneF
crozciągającemateriałzwiększająśredniąodległośćmiędzyatomami.Powodu-
jetopowstaniesiłwewnętrznychreakcjimateriałuF
Rprzeciwnieskierowanych.Siłyterosnąwraz
zrozciąganiem,ażzrównoważąsiłyczynne.Jeżelijednaksiłyczynneprzekrocząwartośćsiły
spójności,tonastąpirozerwaniewiązańatomowych.Stycznadokrzywejrozkładusiłwpunkcie
równymśredniejodległościmiędzyatomamilimitujeznanązmateriałoznawstwawielkośćzwaną
modułemYounga.
Nasiłęreakcjicałegomateriałuskładająsięoddziaływaniawszystkichatomów,działających
wjednejpłaszczyźnieprostopadłejdowektoranormalnegosiłyczynnej,rozciągającejmateriał
wdanymmiejscu–czylidopolaprzekrojupoprzecznego.
F
F
F
F
S
c–siłaczynna
R–siłareakcji(rozciągania)
N–siłanormalna
s–siłaspójności
p–przekrójpoprzeczny
F
c
F
R
F
F
s
s
900
F
S
R=F
p
N
F
c
Rysunek3.4.Siływewnętrznewprzewodzie
17
