有沒有可能製造一種力學強度與外界提供的能量有關的材料 外界提供的能量越大,其強度就越高?

時間 2021-05-14 08:49:14

1樓:張書豪

劉慈欣的《中國太陽》裡描述過一種材料,通很小的電流即可延展變硬,但裡面是用來做反光的材料的,疊起來是不是就行了?不知道能量會不會和材料的強度成正比

2樓:

有趣的想法,但是不可能。因為材料正是在高能量狀態下發生破壞的。

材料受力時,其內部的能量是增加的。為什麼呢?假如我們在繩子上掛一重物,這根繩子會伸長。

不妨把杆上端固定不動。杆下端處,外力的方向是向下,杆端的位移也是向下伸長,外力乘上位移就是外力對材料做的功,由於力和位移方向相同,這是乙個正值說明,材料內部的能量上公升了。假如力和位移的方向相反,就說明這根繩子受拉時反而縮短,這是絕對不可能的,因為這違反了能量守恆定律。

實際上,外力對材料做的功,一部分會轉化成熱能耗散掉,一部分會轉化成材料的變形勢能儲存起來。材料一點處的勢能稱為應變能密度,根據熱力學基本定律可以證明,應變能一定是正的,這稱為應變能的正定性。

為什麼是高能量的系統會發生破壞而不是低能量呢?其實是因為常識的影響。電梯通電抬高重物,看似是因為電梯能量公升高,變「強」了,但實際上只是電能轉化成電動機的動能再轉化成重力勢能以及耗散的熱能,這中間只有能量的轉化,並沒有絲毫改變材料的機械效能。

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