Задание №3 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Большие мосты из стали или железобетона ставят особенным способом. Неподвижно закрепляют только один конец моста, а другой лежит на стальных катках, так как длина моста в течение года изменяется. Какое физическое явление объясняет это изменение длины моста?
намагничивание стали
тепловое расширение тел
упругая деформация
неупругая деформация
Правильный ответ
2
Пояснение
Решение.
Для правильного ответа на вопрос проанализируем физические процессы, происходящие с конструкцией моста в течение года.
1. Анализ условий: В условии сказано, что длина моста изменяется «в течение года». Это означает, что изменение размеров связано со сменой сезонов, а следовательно — с изменением температуры окружающей среды (зимой холодно, летом жарко).
2. Физический закон: Практически все твердые тела при нагревании увеличиваются в размерах, а при охлаждении — уменьшаются. Это явление называется тепловым расширением. С точки зрения молекулярной теории, при повышении температуры увеличивается скорость теплового движения атомов и молекул, они начинают сильнее отталкиваться друг от друга, что приводит к увеличению среднего расстояния между ними.
3. Применение к задаче: Сталь и железобетон, из которых строят мосты, также подвержены тепловому расширению. Так как мосты имеют большую протяженность, даже небольшое относительное изменение длины при перепаде температур в – градусов Цельсия может привести к абсолютному изменению длины на несколько десятков сантиметров. Если закрепить оба конца моста жестко, то при расширении возникнут колоссальные механические напряжения, которые могут разрушить опоры или деформировать само полотно моста.
4. Вывод: Чтобы мост мог свободно удлиняться летом и укорачиваться зимой без разрушения конструкций, один его конец устанавливают на специальные подвижные опоры — стальные катки. Это техническое решение обусловлено явлением теплового расширения тел.
Ответ: 2
Источник: ФИПИ