一般情况下,每根金属丝的极限长度都是固定的。一旦超出了这个极限长度,金属丝就会断掉。一条金属悬垂线的长度也是有限的,存在一个无法超越的极限值。在这个问题上,将金属丝加粗毫无意义。例如,将金属丝加粗一倍,即将直径加大一倍,根据之前的分析,我们知道:这样的确能让金属丝的抗断强度变成原来的4倍,但是,金属丝的重力同样也会变成原来的4倍。因此,极限长度和金属丝的粗细毫不相干,而与它的材料有关。如果金属线是铁质的,它的极限长度是一个值;如果金属丝是铜制的,它的极限长度就会发生变化;如果金属丝是铅质的,它的极限长度又会不同。那么,怎样才能求出金属丝的极限长度呢?其实,方法非常简单。经过前一节的学习,我们很容易就能得出答案。
例如,一根金属丝的截面积为s平方厘米,它的长度为L千米,每立方厘米金属丝的质量为p克,那么这根金属丝自身的质量就是100 000sLp克。它能够承受的质量则为
1 000Q×100s=100 000Qs(克)
其中,Q代表每平方毫米截面积的断裂负载(单位是千克)。因此,在极限的情况下,有
100 000Qs=100 000sLp
极限长度L是
用这个简单的式子,就能轻而易举地得出各种材质金属丝的极限长度。前面,我们已经知道了铜丝在水中的极限长度。不在水中的时候,铜丝的极限长度会小得多,等于(千米)。
下面是几种常见金属丝的极限长度:(www.daowen.com)
铅丝:0.2千米;
锌丝:2.1千米;
铁丝:7.5千米;
钢丝:25千米;
在现实生活中,我们根本不可能制作如此长的金属悬垂线,因为这些数值全都是极限值。所以,人们大多是以它们所能承受的断裂负载的一部分来制作的。举个例子,如果是铁丝与钢丝,一般情况下取它们能够承受的断裂负载的。
基于此,当我们使用铁丝做悬垂线的时候,长度往往不会超过2千米,钢丝则不会超过6.25千米。
上面说的都是处于水之外的情况,在水中,金属丝的极限长度会大得多。例如,铁丝与钢丝的极限长度比上面的数值大。但即便如此,这距离海洋的最深处也非常遥远。在进行测量的时候,我们往往会选用一种用特殊材料制成的金属丝。特别要注意的是:现在对海洋深度进行测量的时候,人们早就抛弃了金属丝,而是用海底回声进行测量,即我们常说的回声测深。
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