Деформація зсуву, кручення, згинання – це зміна об'єму і форми тіла при впливі на нього додаткового навантаження. При цьому змінюються відстані між молекулами чи атомами, що призводять до появи сил пружності. Розглянемо основні види деформацій та їх характеристики.

Стиск і розтяг

Деформація розтягування пов'язана з відносним або абсолютним подовженням тіла. В якості прикладу можна навести однорідний стрижень, який закріплений з одного кінця. При додатку вздовж осі сили, що діє в протилежному напрямку, спостерігається розтягування стрижня.


Сила ж, після прикладання білої тканини по напрямку до закріпленого кінця стрижня, призводить до стискання тіла. У процесі стиснення або розтягування відбувається зміна площі перерізу тіла. Деформація розтягування – це зміни стану об'єкта, що супроводжуються зміщенням його верств. Даний вид можна проаналізувати на моделі твердого тіла, що складається з паралельних пластин, які між собою з'єднані пружинками. За рахунок горизонтальної сили здійснюється зсув пластин на якийсь кут, об'єм тіла при цьому не змінюється. У випадку пружних деформацій між силою, прикладеною до тіла, і кутом зсуву виявлена прямо пропорційна залежність.

Деформація вигину

Розглянемо приклади деформації даного виду. У разі вигину, опукла частина тіла піддається деякого розтягнення, а увігнутий фрагмент стискається. Всередині тіла, що піддається даному варіанту деформації, є шар, який не відчуває ні стиснення, ні розтягування. Його прийнято називати нейтральним ділянкою тіла, що деформується. Поблизу нього можна зменшити площу тіла.


В техніці приклади деформації даного типу використовують для економії матеріалів, а також для зменшення ваги конструкцій, що зводяться. Суцільні бруси і стрижні замінюють трубами, рейками, двотавровими балками.

Деформація кручення

Ця поздовжня деформація є неоднорідним зрушенням. Вона виникає при дії сил, спрямованих паралельно або протилежно на стрижень, біля якого закріплений один кінець. Найчастіше складним деформацій піддаються різні деталі й механізми, які застосовуються в конструкціях і машинах. Але завдяки поєднанню кількох варіантів деформацій, істотно полегшується обчислення їх властивостей. До речі, в процесі істотної еволюції кістки птахів і тварин взяли трубчастий варіант будови. Така зміна сприяло максимальному зміцнення скелета при певній масі тіла.

Деформації на прикладі організму людини

Тіло людини піддається серйозним механічних навантажень від власних зусиль і ваги, з'являються принаймні фізичної діяльності. Взагалі, деформація (зсув) характерна для людського організму:

Стиснення відчуває хребет, покрови ступень, нижні кінцівки.

Розтягування піддаються зв'язки, верхні кінцівки, м'язи, сухожилля.

Вигин характерний для кінцівок, кісток тазу, хребців.

Кручениям піддається під час повороту шия, при обертанні її відчувають кисті рук.

Але при перевищенні показників граничного напруги, можливий розрив, наприклад кісток плеча, стегна. В зв'язках ж тканини з'єднуються настільки еластична, що допускається розтягування у два рази. До речі, деформація зсуву пояснює всю небезпеку пересування жінок на високих підборах. Вага тіла буде переноситися на пальці, що призведе до підвищення навантаження на кістки в два рази.
За результатами медичних оглядів, які проводяться в школах, з десяти дітей лише одного можна вважати здоровим. Як деформації пов'язані з дитячим здоров'ям? Зсув, кручення, стиснення – основні причини порушення постави у дітей та підлітків.

Міцність і деформації

Незважаючи на різноманіття живого та неживого світу, на створення людиною численних матеріальних об'єктів, у всіх предметів і живих істот є загальна властивість - міцність. Під нею прийнято розуміти здатність матеріалу зберігатися протягом тривалого часового проміжку без видимих руйнувань. Існує міцність конструкцій, молекул, споруд. Ця характеристика доречна для кровоносних судин, людських кісток, цегляної колони, скла, води. Деформація зсуву – варіант перевірки споруди на міцність. Застосування різних видів деформацій людиною має глибокі історичні корені. Все починалося з бажання з'єднати між собою палицю і гострий наконечник, щоб полювати на стародавніх тварин. Вже в ті далекі часи людини цікавила деформація. Зрушення, стиск, розтяг, вигин допомагали йому створювати житла, знаряддя праці, готувати їжу. По мірі розвитку техніки людству вдалося використати різні види деформацій так, щоб вони приносили відчутну користь.

Закон Гука

Математичні розрахунки, необхідні в будівництві, техніці, дозволили застосовувати закон Гука для деформації зсуву. Формула показувала прямий зв'язок між силою, що прикладається до тіла, і його подовженням (стиском). Гук використав коефіцієнт жорсткості, показуючи зв'язок між матеріалом і можливістю його деформації. По мірі розвитку і вдосконалення технічних засобів, апаратів і приладів, розробки теорії опору, були проведені серйозні дослідження пластичності та пружності. Результати проведених фундаментальних експериментів стали застосовувати в будівельній техніці, теорії споруд, теоретичної механіки.
Завдяки комплексному підходу до проблем, пов'язаних з різними видами деформації, вдалося розвинути будівельну галузь, здійснювати профілактику правильної постави у підростаючого покоління країни.

Висновок

Деформації, які розглядаються в курсі шкільної фізики, впливають на процеси, що відбуваються в живому світі. В організмах людини, тварин постійно відбувається кручення, згин, розтяг, стиск. І для того щоб здійснювати своєчасну і повноцінну профілактику проблем, пов'язаних з поставою або надмірною вагою, медики використовують залежності, виявлені фізиками при проведенні фундаментальних досліджень. Наприклад, перш ніж здійснювати протезування нижніх кінцівок, виконується детальний розрахунок максимального навантаження, на яку він повинен бути розрахований. Протези підбираються для кожної людини індивідуально, так як важливо врахувати вагу, зростання і рухливість останнього. При порушеннях постави застосовують спеціальні корекційні пояси, засновані на використанні деформації зсуву. Сучасна реабілітаційна медицина не змогла б існувати без використання фізичних законів і явищ, в тому числі і без урахування закономірностей різних видів деформацій.