Vlastnosti pevných látek
úloha 1
Uvedie příklady látek
(a) monokrystalických,
(b) polykrystalických,
(c) amorfních,
(d) makromolekulárních.
Vysvětlete rozdíly vjejich struktuře a vlastnostech. úloha 2
(a) Co je to krystalová soustava?
(b) Jaké jsou typy vazeb mezi atomy?
(c) Co je to elementární buňka?
(d) Jak se pohybují atomy v krystalické látce?
(e) V čem se liší grafit, diamant a grafen? Vysvětlete rozdíly vjejich struktuře a vlastnostech.
úloha 3
Určete mřížkový parametr základní buňky Fe a, které krystaluje v prostorově centrované krychlové soustavě. Hustota železa v této krystalové soustavě je rovna 7870kgnr3, relativní atomová hmotnost železa je 55,85. [a=0,287nm]
úloha 4
(a) Načrtněte elementární buňku NaCI a uveďte typ chemické vazby. Nápověda: pozor na překrývající se atomy.
(b) Vypočtěte hustotu NaCI, je-li jeho mřížkový parametr a=0,563nm [2177 kg-nr3]
úloha 5
(a) Vysvětlete, co je to koeficient bezpečnosti.
(b) Uvedte příklady různých druhů deformací.
(c) Proč mají traverzy tvar písmene I?
(d) Proč se nosná lana splétají z mnoha vláken?
(e) Proč se do betonu přidává železo?
(f) Vysvětlete rozdíl mezi plastickou a elastickou deformací.
(g) Vysvětlete rozdíl mezi statickým a dynamickým zatížením.
(h) Jak se bude deformovat materiál, který obsahuje velké množství pohyblivých dislokací? Vysvětlete.
(i) Jak se změní vlastnosti oceli jejím zakalením?
úloha 6
Zjistěte, které kovy a slitiny se nejčastěji používají v konstrukcích, jaké je jejich složení a nejčastější použití.
úloha 8
Most Golden Gate v San Franciscu má dvě nosná lana délky 2330 m, každé má průměr 92 cm a skládá se z 27572 pramenů. Lana jsou vyrobena z oceli o mezi pružnosti 1600 MPa a koeficientu teplotní roztažnosti a=12-10^K-1.
(a) Určete maximální přípustné zatížení lana deformací v tahu.
(b) Určete prodloužení lana při vzrůstu teploty o 25°C. [1090 MN; 0,7 m]
úloha 9
Jednou z možností, jak přepravovat materiál do vesmíru je pomocí "vesmírného výtahu". Dlouhé lano by bylo nataženo mezi družicí na oběžné dráze a pevným bodem na Zemi. Problém tohoto projektu je mimo jiné v neexistenci dost pevného materiálu. Při jaké délce by se v homogenním gravitačním poli přetrhl vlastní tíhou drát z nejlepší oceli (mez pevnosti 2000 MPa, hustota 7800 kg-nr3)? [26 km]
úloha 10
Jakou maximální výšku může mít cihlová zeď, jestliže tlaková odolnost cihel je podle výrobce 2 MPa? Hustota cihel je 1200 kgm3. [170 m]
úloha 11
Pavouci vlákna mají pevnost až 10 GPa a průměr 1 Cŕ m. Jak těžké závaží unese pavouci jedno vlákno? Jak tlusté vlákno by uneslo člověka o hmotnosti 80 kg? [0,8g, cř=0,32 mm]
úloha 12
Osobní výtah má nosnosti 300 kg, hmotnosti kabiny 500 kg a délku závěsného lana 24 m, mezi pružnosti materiálu lana je 1600 MPa.
(a) Vypočtěte, jaký musí mít použité lano průměr při volbě koeficientu bezpečnosti k=10.
(b) Vypočtěte, o kolik se maximálně lano vlivem zatížení prodlouží. Modul pružnosti oceli je v tahu je 220 GPa.
(c) Rozhodněte, jak velké chyby se dopustíme nezapočítáním hmotnosti samotného lana.
[cř=8mm, prodloužení o 17 mm]
úloha 13
(a) K čemu slouží dilatační spáry a kde se používají?
(b) Proč může sklenice při nalití horké vody prasknout?
(c) Uvedte příklad materiálu, který se s rostoucí teplotou zkracuje. Pokuste se vysvětlit, proč se tak chová.
(d) Proč není dobré studený motor auta hned po startu hodně zatěžovat?
úloha 7
Graf ukazuje výsledek laboratorního testování vzorku oceli, tzv deformační křivku. Ta ukazuje závislost normálového napětí a v MPa na relativním prodloužení e. Určete z grafu
(a) mez pevnosti a mez pružnosti oceli,
(b) Youngův modul pružnosti materiálu,
(c) o kolik % se může bez poškození prodloužit lano z dané oceli.
(d) o kolik mm se může bez poškození prodloužit 50 m lano z dané oceli, [cca 220 GPa, cca 0,15%, cca o 75 mm]
a [MPa
500 --
úloha 14
V grafu je zaznamenáno, jak se měnila délka kovové tyče s rostoucí teplotou.
(a) vysvětlete, co je to součinitel délkové teplotní roztažnosti,
(b) z grafu určete jeho hodnotu.
510,1
510,0
10    20    30 40
í[°C]
úloha 15
Dva sousední sloupy trolejového vedení jsou od sebe vzdáleny 50m. Vypočtěte rozdíl délky měděného drátu v létě (30°C) a v zimě (-20°C) Součinitel délkové teplotní roztažnosti pro Měď je a= 17-1 Cŕ K1. Odhadněte k jakému to vede prověšení drátu mezi dvěma sloupy. [4cm, cca 1 m]
úloha 16
Vypočtěte, jak velké normálové napětí vznikne v kolejnici o délce 30 m při změně teploty o 60°C. Modul pružnosti oceli je 220 GPa, a = 11,5-1 O^K1. Jak je technicky vyřešeno, aby se kolejnice na trati při velkém horku nezprohýbaly? [152 MPa]
0,01
0,02
úloha 17
V tabulkách je uvedena hustota Hliníku při 20°C 2700 kgm"3 hustotu hlinku při teplotě -30°C. a=23-10-6K-1 [2710 kg-nr3]
Vypočtěte