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:
Они выдвигают своих представителей, которые, объединившись в партии, выражают мнение целой социальной группы...
28 05 2022 8:13:58
До сих пор биологи не могут завершить описание всех живых существ, населяющих Россию...
27 05 2022 14:16:43
Вступление в Антанту в 1907 году могло решить этот вопрос в условиях войны с Тройственным союзом...
26 05 2022 20:44:26
Так каково же внешнее и внутреннее строении птиц, чем они отличаются от других животных и какие признаки свойственны только им? Об этом рассказывают на уроках биологии в 7 классе...
25 05 2022 16:35:22
Была утверждена новая азбука и шрифт, который использовался на протяжении всего существования Российской империи...
24 05 2022 12:45:53
Поэтому сразу после изучения правил употрeбления важно закрепить Present Simple примерами предложений на русском...
23 05 2022 0:14:53
Их роль в природе и для человека очень велика: они очищают воздух и снабжают его кислородом, служат пищей, дают сырье, являются источником энергии...
22 05 2022 5:19:58
Говоря кратко, это был долгий процесс, который должно было пережить любое феодальное государство...
21 05 2022 8:28:21
Расположена она на территории Западной Сибири и является главной трaнcпортной артерией этого региона...
20 05 2022 8:29:59
Несмотря на то, что запасы сырья в нем незначительны, район занимает одну из ведущих позиций в экономике страны благодаря своему географическому положению...
19 05 2022 8:44:21
Действительные и страдательные причастия бывают настоящего и прошедшего времени...
18 05 2022 17:11:15
16 05 2022 22:22:35
Крупнейшие реки впадают во все океаны, омывающие континент с четырех сторон...
15 05 2022 7:25:45
Дает представление о растительном и животном мире страны...
14 05 2022 11:53:54
Но при этом возникает множество противоречий в отношениях государств, поэтому необходимо их регулировать...
13 05 2022 18:45:56
Они нужны для того, чтобы оплатить различные услуги и приобрести все необходимое: продукты питания, одежду, бытовые предметы...
12 05 2022 14:24:37
Материал содержит в себе интересные факты о историческом становлении государства...
11 05 2022 22:13:39
В 1893 году Кнут Рокне вместе со своей семьей переехал в Чикаго...
09 05 2022 14:20:39
Этому поспособствовали огромные размеры страны и контрастный ландшафт территории...
08 05 2022 5:45:11
Степи широко распространены на всех частях суши, кроме Антарктиды...
06 05 2022 7:32:22
Атлас Зарубежной Европы включает все виды карт, здесь можно изучить порядка 40 стран, составляющих этот регион...
05 05 2022 1:26:42
Просуществовала она более тысячелетия и даже после нападения варваров, которое удалось благополучно отбить, она еще несколько столетий оставалась наиболее сильным христианским государством...
04 05 2022 8:16:47
Будучи новатором в скрипичной музыке, он написал множество прекрасных произведений для этого инструмента...
03 05 2022 7:49:34
В этой статье мы подробнее расскажем о признаках данного типа, представим сравнительную хаpaктеристику Члeнистоногих животных...
02 05 2022 3:54:13
Многочисленные представители круглых червей ведут свободноживущий или паразитический образ жизни...
01 05 2022 4:41:35
Он вошел в историю как один из первых европейцев, которому удалось совершить длительное путешествие в Персию, Турцию и Индию...
29 04 2022 19:17:14
В первом случае изменчивость затрагивает генотип, во втором – фенотип...
28 04 2022 22:38:47
Без комплекса геосфер и их тесного взаимодействия не было бы жизни на планете...
27 04 2022 20:16:10
Чтобы понять причины Первой Мировой войны, нужно посмотреть на политическую ситуацию, которая складывалась в предыдущие два-три десятилетия до начала этих страшных событий...
26 04 2022 20:40:26
Кислород является жизненно важным элементом почти всех живых организмов...
25 04 2022 23:40:14
В предложении однородные члeны могут быть связаны сочинительной союзной или бессоюзной связью...
24 04 2022 20:36:30
В данной статье приведен полный перечень грамматических отглагольных признаков с примерами...
21 04 2022 6:35:58
Биография Алтеи Гибсон известна как первой черной женщины, которая выиграла открытый чемпионат США...
18 04 2022 20:39:45
Каковы причины, ход, итоги Великой Октябрьской Социалистической революции – эти и другие вопросы истории сегодня в центре нашего внимания...
17 04 2022 16:40:44
Природной зоной острова Врангеля является тундра...
15 04 2022 21:44:32
Это был первый раз в истории человечества, когда было сформировано революционное правительство...
14 04 2022 6:33:44
Она разгорелась 150 лет назад между северными штатами и южными за определение будущей судьбы института рабства в молодом государстве...
13 04 2022 9:54:47
Содержит данные, которые позволяют лучше понять ориентированность отдельных государств на отдельные направления в животноводстве...
11 04 2022 11:53:57
australis – «южный») – самый маленький материк Земли, который расположен одновременно в Восточном и Южном полушарии...
10 04 2022 1:18:26
Родился Артур Конан Дойль 22 мая 1859 года в Эдинбурге в творческой семье (отец – художник и архитектор)...
09 04 2022 6:37:39
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 ::