Сила упругости – формула, от чего зависит и когда возникает
Сила упругости – одна из сил взаимодействия тел, и ее изучением занимается механика. Как она возникает, от чего зависит, куда направлена? Прочитав статью, вы узнаете ответы на эти вопросы.
Как и когда возникает сила упругости?
Проведем эксперимент:
- укрепим пружинку с помощью пластилина на нижней стороне горизонтальной поверхности, например, стола;
- подвесим к свободному концу пружинки небольшой груз.
Рис. 1. Сила упругости
Из-за действия силы тяжести груз должен был упасть. Почему же этого не произошло? Причина – сила упругости, которая подействовала на груз со стороны пружинки. В общем случае ее возникновение обусловлено деформацией: растяжением, сжатием, сдвигом, кручением или изгибом. В нашем эксперименте она возникла из-за растяжения пружинки.
Направление силы упругости
Каждое тело содержит молекулы и атомы, которые состоят из заряженных частиц. Они притягиваются и отталкиваются друг от друга с определенной силой. Какое из этих взаимодействий будет преобладать, зависит от расстояния между ними.
Рис. 2. Заряженные частицы
Увеличение расстояния ведет к увеличению действия сил притяжения, уменьшение – к преобладанию сил отталкивания. В состоянии же покоя тела обе силы находятся в равновесии.
Из вышесказанного можно однозначно сказать, почему и куда направлена сила упругости. Ее направление противоположно движению атомов и молекул тела, так как она стремится восстановить первоначальную форму тела.
Взаимодействия между заряженными частицами обуславливают электромагнитную природу силы упругости.
Всегда ли деформация приводит к появлению силы упругости?
Вспомните, как легко пружинка восстанавливает свою форму, а вот пластилин всегда ее сохраняет. Происходит это из-за существования двух предельных случаев деформаций. Пример с пружинкой демонстрирует проявление упругой, а с пластилином – пластической деформации.
Когда мы говорим о силе упругости, то имеем в виду только упругую деформацию. Причем, значение ее невелико, и длится она недолго. Для пластической деформации хаpaктерны другие силы. Они зависят от скорости возникновения деформаций. Их не изучают в курсе физики 10 класса.
Связь между силой упругости и деформацией
Какова связь между силой упругости и деформацией? Как найти ее? Ответы на эти вопросы нашел английский изобретатель и естествоиспытатель Роберт Гук. Результаты его экспериментов показали линейный хаpaктер связи. В письменном виде установленный им закон выглядит следующим образом:
Fупр=k|Δl| или Fупр=k|x|,
где k – коэффициент упругости, Δl, или x – абсолютное удлинение.
Δl, или x – разница между длиной деформированного тела и начальной длиной в метрах (м).
k –жесткость. Она выражается в ньютонах на метр (Н/м), ее значение обуславливают размеры тела и свойства материала. Единица измерения Fупр – ньютон (Н).
Обратите внимание, что закон Гука применяется только в случае малых упругих деформаций.
Рис. 3. Закон Гука
Если размеры не играют никакой роли, а важны только свойства материала, то в формулу силы упругости можно подставит постоянную E и записать закон так:
Fупр=ESΔl/l0 или Δl/l0=Fупр/ES,
где E – модуль упругости (модуль Юнга) в Н/м2=Па, S – площадь поперечного сечения в м2, Δl/l0 – относительная деформация, Fупр/S – напряжение.
Что мы узнали?
Прочитав статью, мы узнали, от чего зависит сила упругости, чему равны коэффициенты в законе Гука. Теперь вы сможете смело решать задачки на определение силы упругости.
Оценка доклада
Средняя оценка:
Перо птицы имеет особенное строение, которое помогает при полете...
27 01 2022 0:58:51
Указывает на факторы, которые влияют на формирование температурных колебаний, и поясняет, чем обусловлена специфика климата на территории страны...
26 01 2022 14:53:17
В своей биографии Фрэнк Уильям Лихи тренировал комaнды нескольких университетов...
25 01 2022 16:46:12
Родился 12 сентября 1906 года в Петербурге...
24 01 2022 6:12:26
Родился Сергeй Прокофьев 11 апреля 1891 года в селе Сонцовка Екатеринославской губернии...
23 01 2022 3:35:49
На ее территории находится множество крупных и небольших городов...
22 01 2022 21:38:54
Земельная собственность часто вызывает различные споры...
21 01 2022 21:49:58
Преобразование веществ в энергию является главным условием живых организмов, начиная одноклеточными растениями и заканчивая человеком...
20 01 2022 15:48:12
Эти реакции идут либо с затратой, либо с освобождением энергии...
19 01 2022 11:52:16
Данная закономерность получила определение – высотная поясность...
18 01 2022 16:30:26
Одной из таких групп являются социальные права...
17 01 2022 6:31:17
Она ознаменовалась важными событиями, которые повлияли на ход истории человечества...
16 01 2022 22:28:32
Обществознание предлагает начинать с изучения типов семей...
15 01 2022 16:22:18
Все мембраны имеют сходное строение и связаны в одну систему...
14 01 2022 2:56:32
...
Общество развивается неравномерно, меняет позиции, как человек...
12 01 2022 6:39:13
В ней школьный учитель изготавливал метамфетамин и превратился в криминального авторитета...
11 01 2022 10:34:31
В речевых конструкциях оно может обозначать несколько понятий...
10 01 2022 3:31:51
В биографии Йоги Берра много лет были проведены в составе «Нью-Йорк янкиз», где спортсмен показывал выдающуюся игру принимающего...
09 01 2022 7:56:34
Основное население – европейцы, которые переселились сюда в поисках лучшей жизни в XVII-XVIII веках...
08 01 2022 11:13:55
Указывает на факторы, которые влияют на формирование температурных колебаний, и поясняет, чем обусловлена специфика климата на территории страны...
07 01 2022 8:49:46
Узнаем, чем обусловлена значимость этого направления государственного регулирования в системе российского права, а также кратко охаpaктеризуем источники налогового права...
06 01 2022 2:12:18
«Отцом» данного термина является известный учёный-географ А...
04 01 2022 12:33:32
В данной статье Вы подробно узнаете об её строении, функциях органоидов, а также найдёте ответ на вопрос: «Чем отличается строение клеток растений и животных?»...
03 01 2022 17:14:52
...
02 01 2022 22:46:31
Генри (Уильям Сидни Портер) (1862 – 1910) – американский писатель...
31 12 2021 13:12:50
Наиболее известный как семикратный победитель гонок в Дейтоне на 500 миль...
30 12 2021 5:13:52
Все они живут в основном на суше и имеют схожее строение тела...
28 12 2021 12:55:43
Негативные тенденции и появление глобальных проблем, таких как загрязнение пресной воды или уменьшение озонового слоя, заставили человечество создавать специальные механизмы защиты окружающей среды...
27 12 2021 21:28:48
В статье приведен подробный план разбора местоимений, а также наглядные примеры...
26 12 2021 12:30:34
На ее территории встречаются различные ландшафты, в том числе множество рек...
25 12 2021 16:49:27
Большое разнообразие климатических поясов привело к тому, что материки были разделены на природные зоны: одни из них очень похожи между собой, другие – уникальны и неповторимы...
24 12 2021 13:43:36
К нему относят такие классы: насекомые, высшие paки, паукообразные, трилобиты и многие другие...
21 12 2021 13:23:41
В английском языке в отличие от русского выделяют две формы: притяжательные местоимения и притяжательные прилагательные...
20 12 2021 20:56:15
В связи с этим появилось несколько моделей мирового хозяйства, которых объединяет прострaнcтвенная связь...
18 12 2021 18:44:32
Вначале своей биографии Державин обучался в Казанской гимназии, затем проходил службу в Преображенском полку...
17 12 2021 16:58:52
Наиболее известен как английский герой чемпионата мира 1998 года...
15 12 2021 22:51:10
При этом они не функционируют сугубо автономно, но постоянно взаимодействуют...
14 12 2021 17:58:26
В этой статье рассмотрены правила обособления междометий в речевой конструкции, приведены наглядные примеры и важные моменты...
13 12 2021 13:10:51
Выделение знаками препинания происходит независимо от расположения оборота в предложении...
12 12 2021 3:13:51
В данной статье Вы узнаете о классификации факторов, об их влиянии на организм, а также познакомитесь с понятием «адаптация»...
11 12 2021 9:22:44
С их помощью люди решают почти все свои хозяйственные нужды: строят, отапливают помещения, ездят на трaнcпорте, создают много полезных бытовых вещей...
10 12 2021 20:44:17
На письме предложения в составе БСП могут отделяться запятой, точкой с запятой, тире или двоеточием...
09 12 2021 15:49:59
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 :: Знания -10 :: Знания -11 :: Знания -12 :: Знания -13 :: Знания -14 :: Знания -15 :: Знания -16 :: Знания -17 :: Знания -18 :: Знания -19 :: Знания -20 ::
