Сила упругости. Закон Гука
Си́ла упру́гостисила, возникающая в теле в результате деформации и стремящаяся вернуть его в исходное (начальное) состояние[1]. Служит одним из примеров возвращающей силы.
Сила упругости имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. Направление вектора этой силы противоположно направлению деформации тела (смещению его молекул). Если исчезает деформация тела, то исчезает и сила упругости.

Определение силы упругости
Начнем с рассмотрения простого опыта (рисунок 1).
На два бруска положим доску. На доску поставим гирю. Мы увидим, что доска прогнется. Что же здесь происходит со стороны физики?
На гирю действует сила тяжести, она начинает двигаться вниз и прогибает доску. Доска деформируется из-за взаимодействия с гирей. Значит, возникает еще одна сила, с которой доска в ответ действует на гирю.
Сила тяжести, действующая на гирю, направлена вертикально вниз, а другая сила направлена вертикально вверх. Поэтому она и уравновесила силу тяжести. Нашу искомую силу называют силой упругости.

Сила упругости — это сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение.

Сила упругости — векторная величина:
  • обозначается как ????⃗упрFупр​
  • ее модуль обозначается как ????упрFупр​
В ситуации на рисунке 1, опора (доска) прогибается. Чем сильнее этот прогиб, тем больше сила упругости. Когда сила упругости и сила тяжести становятся равны, то опора и тело останавливаются. Так они приходят в равновесие.
Деформация и ее виды
Рассмотрим следующий случай (рисунок 2). Подвесим тело на нити.
В таких конструкциях нить часто называют подвесом. Когда мы подвесили тело, нить начала растягиваться — в ней возникла сила упругости.
Чем больше нить растягивается, тем больше становится сила упругости. Как и в случае с опорой, как только сила упругости станет равной силе тяжести, растяжение прекратится.
Когда возникает сила упругости?
Получается, что сила упругости возникает при деформации тел. Если исчезает деформация, то исчезает и сила упругости.
Что называют деформацией тела?
Деформация тела — это любое изменение его формы и размеров.
Какие виды деформаций вы знаете?
Иногда после таких взаимодействий тело, испытывающее деформацию, меняет свои форму и размеры — происходит неупругая (пластическая) деформация. А иногда возвращается в исходное состояние. Тогда деформация называется упругой (рисунок 3).
Дадим определения
Упругая деформация — это деформация, при которой после прекращения воздействия деформирующей силы тело полностью восстановило свою форму и объем.
Пластическая деформация — это деформация, сохраняющаяся после прекращения действия деформирующей силы.
Упругая деформация бывает различных видов:
  1. Растяжения (рисунок 2)
  2. Сжатия (рисунок 4)
  1. Сдвига (при такой деформации нагрузка прикладывается параллельно основанию тела, и одна часть тела сдвигается относительно другой (рисунок 5));
  1. Изгиба (рисунок 1);
  2. Кручения (рисунок 6).
Закон Гука

Рассмотрим опыт, изображенный на рисунке 9.
У нас есть штатив, к которому мы прикрепим резиновый шнур. Измерим его длину и обозначим как ????0l0​.
Далее подвесим к шнуру чашку с гирей. Шнур удлинится. Снова измерим его длину — теперь она имеет значение ????l.
Шнур изменил свою длину после наших действий. Это изменение (удлинение шнура) мы можем найти по формуле:
Δ????=????−????0Δl=l−l0​,
где Δ????Δl — изменение длины. Знак ΔΔ (греческая буква “дельта”) используется как символ для обозначения изменения между значениями какой-либо величина.
Если мы будем менять гири на чашке, то будет меняться длина шнура, то есть его удлинение (деформация) Δ????Δl.
Так мы подошли к закону Гука. Как он формулируется?
Изменение длины тела при растяжении или сжатии прямо пропорционально модулю силы упругости:
????упр=????Δ????Fупр​=kΔl
Здесь Δ????Δl — изменение длины тела, ????k — коэффициент пропорциональности, который называется жесткостью. Жесткость тела зависит от материала, формы и размеров тела.

https://obrazavr.ru/fizika/7-klass/vzaimodejstvie-tel/sila/sila-uprugosti-zakon-guka/
  • Антон Глазко
    Founder eye-q.ru

© All Rights Reserved.
eye-q.ru