если склепать железную и медную полоски одинакового размера и затем нагреть их то вся пластинка изогнется.почему?

Коротко: потому что медь и железо по-разному расширяются при нагревании. Две полоски склеены вместе, поэтому различие вExpansion вызывает изгиб.

Пошагово объясню:

1. Что такое коэффициент теплового расширения

• У каждого материала есть коэффициент α: за 1 градус нагрева он lengthen на α.

2. Что произойдет при нагревании вместе

• Для одной полоски длина увеличится на ΔL_Cu = α_Cu · L0 · ΔT.
• Для другой полоски длина увеличится на ΔL_Fe = α_Fe · L0 · ΔT.
• Здесь L0 — начальная длина полоски; ΔT — увеличение температуры.

3. Почему это приводит к изгибу

• Если полоски склеены вдоль всей длины, они обязаны иметь одинаковую общую длину после нагрева. Но медь хочет стать длиннее железа (α_Cu > α_Fe). Чтобы совместиться, они «перегибаются» так, чтобы часть медной полоски оказалась длиннее, чем часть железной, то есть образуется изгиб.
• Следовательно, та сторона, у которой больший коэффициент расширения (медь), оказывается на внешней (конвексной) стороне изгиба. Железо — на внутренней (похолодевшей) стороне.

4. Какой стороной будет изгиб?

• В большинстве случаев медь имеет больший α, чем железо. Значит, при нагреве пластинка изгибается так, чтобы медная сторона была внешней (на выпуклой стороне), а железная — внутренней.

5. Пример для наглядности (приближенно)

• Пусть L0 = 10 см, ΔT = 50 °C, α_Cu ≈ 16,5×10^-6 /°C, α_Fe ≈ 11×10^-6 /°C.
• Изменение длины: ΔL_Cu ≈ 16,5e-6 × 10 cm × 50 ≈ 0,083 мм; ΔL_Fe ≈ 11e-6 × 10 cm × 50 ≈ 0,055 мм.
• Разница примерно 0,028 мм на 10 см. Эта разница заставляет пластинку изгибаться так, чтобы полоса выше по экспансии (медь) оказалась внешней.

6. Дополнительные нюансы

• Характер изгиба зависит от относительных толщин слоев и их площади: чем больше разница α и чем толще слой с большим α, тем сильнее изгиб.
• Если обе полоски нагреваются и остывают одинаково, изгиб исчезает и пластинка возвращается к прямой.
• Такой эффект широко используют в термостатах и предохранительных пружинах (биметаллические пластины).

Итого: пластинка изгибается, потому что медь и железо по-разному хотят увеличивать свою длину при нагреве; чтобы сохранить связь между ними, пластинка принимает форму изгиба, причём медная сторона образует внешнюю дугу.