Деформация
Растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб; восстановление отличает упругую деформацию от пластической.
Сила упругости. Закон Гука
Пластическая деформация сохраняется после прекращения воздействия: так ведут себя глина и пластилин. Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки: сжатый теннисный мяч и умеренно растянутая резинка возвращаются к исходным форме и размерам. Виды деформации — растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб.
Сила упругости возникает при упругой деформации и стремится вернуть тело в исходное состояние. Она действует между частями деформированного тела, а также со стороны этого тела на соприкасающиеся с ним тела. Направление силы противоположно смещению частей при деформации; с устранением деформации исчезает и соответствующая сила упругости.
Молекулярное объяснение связано с расстояниями между частицами. В исходном состоянии притяжение и отталкивание уравновешены. При сжатии расстояния уменьшаются и преобладает отталкивание; при растяжении расстояния увеличиваются и преобладает притяжение. Поэтому возникает действие, препятствующее изменению размеров.
Ваза на столе или люстра на подвесе не падает потому, что сила упругости опоры или подвеса уравновешивает силу тяжести. Опора и подвес при этом деформируются; у твёрдой опоры изменение может быть почти незаметным. В опыте с губкой под вазой сжатие хорошо видно.
Для пружины сначала измеряют исходную длину l₀, затем длину под нагрузкой l. Изменение длины по модулю Δl = |l − l₀|. Опыты, связь в которых установил Роберт Гук, дают закон Гука: \(F_{\text{упр}}=k\Delta l\). Сила упругости прямо пропорциональна деформации.
Коэффициент k называют жёсткостью: \(k=\frac{F_{\text{упр}}}{\Delta l}\), единица СИ — Н/м. При одинаковой нагрузке более жёсткое тело деформируется меньше. Жёсткость зависит от материала и размеров тела и определяется опытным путём. Закон Гука выполняется только для малых упругих деформаций; для больших или пластических изменений его применять без проверки нельзя.
Силы упругости действуют и в живых организмах. Деформирующиеся сухожилия и кости противодействуют нагрузкам при движении и помогают сохранять целостность тела.
Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки, пластическая сохраняется. Сила упругости стремится восстановить форму тела. При малых упругих деформациях \(F_{\text{упр}}=k\Delta l\), где k — жёсткость в Н/м.
При каких условиях возникает сила упругости?
При упругой деформации тела: меняются расстояния и взаимное расположение его частиц, возникает сила, стремящаяся вернуть исходную форму. Она действует между частями тела и на соприкасающиеся тела.
Какую деформацию называют пластической, а какую упругой?
Пластическая деформация сохраняется после снятия нагрузки, например изменение формы пластилина. Упругая исчезает после снятия нагрузки: слабо растянутая пружина возвращается к исходной длине. Одно тело при разных нагрузках может вести себя по-разному.
Сформулируйте закон Гука.
Для малой линейной упругой деформации модуль восстанавливающей силы \(F_{\text{упр}}=k\Delta l\), где \(\Delta l=|l-l_0|\), а \(k\) — жёсткость. Направление силы противоположно смещению при деформации; в проекции \(F_x=-kx\). Закон неприменим к произвольно большой деформации.
От чего зависит сила упругости?
В пределах закона Гука — от деформации и жёсткости: \(F=k\Delta l\). Жёсткость зависит от материала, формы и размеров тела. Для одной неизменной пружины \(k\) постоянна, а сила меняется вместе с удлинением.
Выберите номер, чтобы открыть условие и пошаговое решение.
1 2 3 4 5Вопросы в тексте
Обсуждаем вместе
Задание 20
Задали работу по теме параграфа?
Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.
ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме, оправданном поставленной целью.
Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве (в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).
В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования указаны для каждого используемого фрагмента.