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:
Топливо, металлы, строительные материалы, химическое сырье, драгоценные сплавы и камни – всеми этими природными богатствами люди пользуются в течение многих лет...
27 01 2022 1:45:13
Восточная или Византийская империя сумела сберечь традиции римской культуры и государственности за годы своего существования...
25 01 2022 0:26:34
...
24 01 2022 0:48:15
Окончил Российскую академию народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации...
23 01 2022 15:38:27
Рассмотрим кратко некоторые из этих теорий и выясним, каковы особенности современного подхода к пониманию права...
22 01 2022 18:20:46
Наиболее известна как звезда чемпионата по футболу 1996 и 2004 годов...
21 01 2022 6:48:17
Но существуют различные взгляды и интерпретации этой категории...
18 01 2022 17:49:46
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...
16 01 2022 3:21:15
Обитают они в пресных водоёмах...
14 01 2022 7:39:41
Генри (Уильям Сидни Портер) (1862 – 1910) – американский писатель...
13 01 2022 5:11:12
Власть короля стала формальной, он сохранял ее только в пределах своих владений...
12 01 2022 11:23:20
Все здесь кажется таким привычным и известным, но каждый предмет в доме может быть не только полезным, но и опасным для здоровья и даже жизни...
11 01 2022 19:51:51
Их связывают политические и экономические отношения, географическое разделение труда и прочие факторы...
10 01 2022 7:44:41
Если применить эту мысль к грамматике, то все оказывается верным: исключения множественного числа существительных в английском языке не мешают основному правилу...
09 01 2022 22:18:15
Автор бесcмepтных произведений в стихах и прозе: романов “Евгений Онегин”, “Дубровский”, известных поэм “Руслан и Людмила”, “Кавказский пленник”, повести “Пиковая дама” и многих других, а также сказок для детей...
07 01 2022 20:16:10
Этот осторожный и умный государь за годы своего правления (1462-1505) успел сделать очень многое...
05 01 2022 3:26:56
Является одним из крупнейших туристических центров всего мира...
04 01 2022 0:38:29
Окружающий мир может быть живым (растения, люди, животные) и неживым (небесные тела, вода, воздух, почва, камни)...
03 01 2022 8:56:29
Выделяется два этапа завоевания...
02 01 2022 15:32:18
К таким железам относятся поджелудочная железа и пoлoвые железы...
31 12 2021 9:40:11
Так, в результате внешнего воздействия со временем образуются метаморфические горные породы...
30 12 2021 12:35:40
Некоторые из них очень особенные, но многие из них можно сгруппировать в отдельные группы по их назначению – это могут быть электроприборы, предметы мебели, посуда, одежда...
29 12 2021 22:15:23
Возможно ли изучить его полностью или он непознаваем – в этом вопросе мнения ученых расходятся...
28 12 2021 4:52:35
Для этого существует целая система взаимосвязанных органов, норм, которые должны организовывать возможность такого участия: она получила название избирательной системы...
27 12 2021 6:17:58
Отважные первооткрыватели Испании и Португалии открыли западному миру новые земли, положив тем самым начало развитию новых торговых путей и связей между континентами...
26 12 2021 9:51:18
В январе 1547 года в биографии Ивана Грозного прошла церемония венчания, в которой он принял царский титул...
25 12 2021 9:49:57
В данной статье описаны хаpaктерные особенности этого вида наречий с наглядными примерами...
24 12 2021 8:20:42
Указывает на совпадения с ландшафтами, хаpaктерными для Русской равнины...
23 12 2021 6:10:29
А перед этим комик создавал британские ситкомы...
22 12 2021 2:10:20
Пусть вас не пугает длинное, сложное название...
21 12 2021 23:59:33
Строение митохондрий позволяет работать органелле в полуавтономном режиме...
20 12 2021 16:16:45
В данной статье Вы узнаете о классификации факторов, об их влиянии на организм, а также познакомитесь с понятием «адаптация»...
19 12 2021 19:31:51
Для осуществления этих реакций используется энергия и вещества, запасённые в ходе световой фазы: за открытие данного цикла реакций в 1961 году была присуждена Нобелевская премия...
18 12 2021 20:46:10
Раскрывает интересные факты об отдельных его представителях...
17 12 2021 20:31:40
Здоровье – это самое ценное, что есть у человека, ведь его не купишь ни за какие богатства мира...
15 12 2021 23:41:12
Изучение роли человека в общества начинается в программе 7 класса...
12 12 2021 7:20:52
В 2008 году получил звание Народного артиста России...
10 12 2021 19:19:43
Существующая система сложилась из-за обширной территории нашей страны, из-за ее особенных национальных, региональных, экономических условий...
09 12 2021 3:17:44
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 ::
