Сила упругости – формула, от чего зависит и когда возникает
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:
Многообразие животного мира отразилось и на способах питания: кто-то питается свежим мясом, кто-то – ягодами и травой, а кто-то может питаться и тем, и другим...
17 03 2024 23:42:14
Такая территория обладает огромным запасом ресурсов, которые активно используются человеком...
16 03 2024 23:14:47
Обитают они в пресных водоёмах...
15 03 2024 12:54:44
Хаpaктерные черты строения паукообразных обусловлены существованием на суше и хищническим образом жизни...
14 03 2024 1:59:17
В результате появилась целая отрасль – экологическое право...
13 03 2024 22:12:10
В XVII веке империя вступила в затяжной социально-политический кризис...
12 03 2024 0:18:38
Для контроля соблюдения законов и наказания правонарушителей существуют правоохранительные органы...
11 03 2024 1:32:38
В 1984 году он завоевал бронзовую медаль на Олимпийских играх...
10 03 2024 5:29:40
А ведь всего пару столетий назад он был настоящей диковинкой...
09 03 2024 21:45:59
Большинство работ в биографии Буше отражают дух его эпохи...
08 03 2024 0:42:50
При рождении в биографии Сэма Снид было получено имя Сэмюель Джексон Снид...
07 03 2024 19:54:28
На Крайнем Севере – это бескрайняя белая тундра, с редкими кустарниками и вечными болотами, которая сменяется тайгой и непроходимыми лесами, за тайгой – леса, лесостепи, степи, а еще южнее тропики, пустыни...
05 03 2024 18:36:13
Дает представление о уровне экономического развития...
04 03 2024 20:19:24
В отличие от своих «коллег по цеху» – реалист, приверженец индивидуального скульптурного портрета...
03 03 2024 12:49:12
Ослабление государственного контроля над внутриполитической жизнью страны привело к развитию нового политического движения – либерализма...
01 03 2024 6:43:41
Этот класс типа Мягкотелые насчитывает более 15 тысяч видов...
28 02 2024 23:10:43
По тому, какие правоотношения они регулируют, отрасли можно подразделить на относящиеся к праву материальному (гражданские, уголовные, административные) и процессуальному...
26 02 2024 5:22:12
Приводятся статистические данные по содержанию воды на планете...
25 02 2024 2:46:14
В первую очередь тем, что в море или океане она имеет соленый привкус...
23 02 2024 10:59:23
Основные процессы метаболизма – ассимиляция и диссимиляция, тесно взаимосвязанные между собой...
22 02 2024 22:29:41
Моря и океаны не изолированы друг от друга, а едины и составляют то, что называют Мировым океаном...
20 02 2024 8:34:44
Они имеют взаимосвязи, влияют друг на друга...
19 02 2024 3:41:17
Рассмотрим, как жили люди не этой земле тысячи лет назад...
18 02 2024 8:19:57
Получить представление о горных системах изучаемой территории...
17 02 2024 9:14:38
Её природа отличается разнообразием...
15 02 2024 16:11:15
Прославился в таких областях знаний, как: астрономия, геология, приборостроение, география и многих других...
14 02 2024 9:24:36
Его земли простирались от северных берегов Африки до Тихого океана...
13 02 2024 18:42:25
Узнать подробнее, на какие подклассы делится имя существительное, а также об особенностях каждого разряда, помогут многочисленные примеры, приведенные в статье...
12 02 2024 13:24:15
В статье описаны способы, как определять спряжение глаголов, приведены таблицы с наглядными примерами различных вариантов спряжений, а также указаны исключения из общих правил...
11 02 2024 4:28:57
Она хаpaктеризуется общим экономическим эффектом, состоящим из отдельных потенциалов...
09 02 2024 15:59:22
Первая мировая победа в биографии Веселина Топалова была завоевана в 1989 году на чемпионате юношей до 14 лет...
06 02 2024 8:49:21
Разнообразие их очень велико, и каждое растение уникально и неповторимо...
04 02 2024 18:25:35
В этом случае передача признаков по наследству не подчиняется законам Менделя, т...
03 02 2024 21:22:19
Как близкие родственники, во многом они похожи, но есть и отличия...
02 02 2024 1:35:58
Природа, которая во многих регионах материка сохранилась в своем первозданном виде, до сих представляет большой интерес для исследователей и ученых во всем мире...
01 02 2024 7:55:59
Отважные первооткрыватели Испании и Португалии открыли западному миру новые земли, положив тем самым начало развитию новых торговых путей и связей между континентами...
31 01 2024 23:35:57
Заниматься бизнесом имеет право каждый...
29 01 2024 4:29:40
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 ::