Закон Гука – формула и определение силы упругости, как формулируется
Закон Гука был открыт в XVII веке англичанином Робертом Гуком. Это открытие о растяжении пружины является одним из законов теории упругости и выполняет важную роль в науке и технике.
Определение и формула закона Гука
Формулировка этого закона выглядит следующим образом: сила упругости, которая появляется в момент деформации тела, пропорциональна удлинению тела и направлена противоположно движению частиц этого тела относительно других частиц при деформации.
Математическая запись закона выглядит так:
Рис. 1. Формула закона Гука
где Fупр – соответственно сила упругости, x – удлинение тела (расстояние, на которое изменяется исходная длина тела), а k – коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. Сила измеряется в Ньютонах, а удлинение тела – в метрах.
Для раскрытия физического смысла жесткости, нужно в формулу для закона Гука подставить единицу, в которой измеряется удлинение – 1 м, заранее получив выражение для k.
Рис. 2. Формула жесткости тела
Эта формула показывает, что жесткость тела численно равна силе упругости, которая возникает в теле (пружине), когда оно деформируется на 1 м. Известно, что жесткость пружины зависит от ее формы, размера и материала, из которого произведено данное тело.
Сила упругости
Теперь, когда известно, какая формула выражает закон Гука, необходимо разобраться в его основной величине. Основной величиной является сила упругости. Она появляется в определенный момент, когда тело начинает деформироваться, например, когда пружина сжимается или растягивается. Она направлена в обратную сторону от силы тяжести. Когда сила упругости и сила тяжести, действующие на тело, становятся равными, опора и тело останавливаются.
Деформация – это необратимые изменения, происходящие с размерами тела и его формой. Они связанны с перемещением частиц относительно друг друга. Если человек сядет в мягкое кресло, то с креслом произойдет деформация, то есть изменятся его хаpaктеристики. Она бывает разных типов: изгиб, растяжение, сжатие, сдвиг, кручение.
Так как сила упругости относится по своему происхождению к электромагнитным силам, следует знать, что возникает она из-за того, что молекулы и атомы – наименьшие частицы, из которых состоят все тела, притягиваются друг другу и отталкиваются друг от друга. Если расстояние между частицами очень мало, значит, на них влияет сила отталкивания. Если же это расстояние увеличить, то на них будет действовать сила притяжения. Таким образом, разность сил притяжения и сил отталкивания проявляется в силах упругости.
Сила упругости включает в себя силу реакции опоры и вес тела. Сила реакции представляет особый интерес. Это такая сила, которая действует на тело, когда его кладут на какую-либо поверхность. Если же тело подвешено, то силу, действующую на него, называют, силой натяжения нити.
Особенности сил упругости
Как мы уже выяснили, сила упругости возникает при деформации, и направлена она на восстановление первоначальных форм и размеров строго перпендикулярно к деформируемой поверхности. У сил упругости также есть ряд особенностей.
- они возникают во время деформации;
- они появляются у двух деформируемых тел одновременно;
- они находятся перпендикулярно поверхности, по отношению к которой тело деформируется.
- они противоположны по направлению смещению частиц тела.
Применение закона на пpaктике
Закон Гука применяется как в технических и высокотехнологичных устройствах, так и в самой природе. Например, силы упругости встречаются в часовых механизмах, в амортизаторах на трaнcпорте, в канатах, резинках и даже в человеческих костях. Принцип закона Гука лежит в основе динамометра – прибора, с помощью которого измеряют силу.
Рис. 3. Динамометр
Что мы узнали?
Статья подробно знакомит учащихся с материалом о том, как формулируется обобщенный закон Гука, который изучают в 7 классе, и его основной величине – силе упругости.
Родился в городе Спрингвилль, штат Нью-Йорк...
26 01 2022 13:56:48
Он являлся общественным деятелем и правозащитником, народным депутатом СССР...
25 01 2022 8:50:27
Это психологическая проблема нескольких отдельно взятых людей, требующая немедленного разрешения в пользу всех сторон конфликта, в любом другом варианте, исчерпан он не будет...
24 01 2022 19:18:40
Эта борьба за гегемонию Священной Римской империи стала последней европейской религиозной войной...
23 01 2022 1:26:32
Наиболее известен как золотой медалист, который выиграл «Танцы со звездами»...
22 01 2022 2:25:24
Растения, по сравнению с другими царствами, имеют наибольшее разнообразие способов размножения...
21 01 2022 10:55:52
Оно постоянно изменялось, приобретало новые черты...
20 01 2022 6:20:20
Увлечение Джина Тунней боксом проявилось еще в юности...
19 01 2022 11:21:30
Строение скелета человека аналогично строению всех млекопитающих, но имеет особенности, связанные с прямохождением...
18 01 2022 11:21:21
Во избежание этого рекомендуется ознакомиться с правилами использования этой части речи, а также исключениями из этих правил...
17 01 2022 3:33:16
Топливо, металлы, строительные материалы, химическое сырье, драгоценные сплавы и камни – всеми этими природными богатствами люди пользуются в течение многих лет...
16 01 2022 20:35:18
На самом деле эти слова имеют свои особенности, с которыми необходимо знакомиться всем обучающимся...
15 01 2022 9:30:41
Погода может быть очень изменчивой даже в течение одного дня...
14 01 2022 7:13:18
Общество развивается неравномерно, меняет позиции, как человек...
09 01 2022 6:57:19
В этой статье мы рассмотрим нервную систему члeнистоногих, обозначим её особенности и функции...
06 01 2022 19:46:35
Узнаем, что под политическим поведением понимает наука, и какими свойствами она наделяет политическую личность...
05 01 2022 20:32:21
Данный регион отличается суровым климатом, ограниченной флорой и фауной, и невероятно богатыми природными ресурсами...
03 01 2022 17:37:59
...
02 01 2022 15:37:45
Этот глагол выполняет множество функций и встречается в составе разнообразных грамматических конструкций...
01 01 2022 6:30:23
В статье рассмотрены наиболее распространенные предлоги дательного падежа, приведены различные примеры их использования...
31 12 2021 2:53:38
На ее огромной территории текут малые и крупные реки, а озер насчитывается более двух миллионов...
30 12 2021 18:18:51
Он пpaктически не принес результатов и в очередной раз напомнил, что христианские государства на Востоке обречены на захват мусульманами...
29 12 2021 13:22:16
Столицей южного европейского государства является Рим, который вместе с другими прекрасными городами Италии является настоящей сокровищницей Средиземноморья...
28 12 2021 8:22:36
Известными представителями паукообразных являются клещи, пауки и скорпионы...
26 12 2021 22:41:11
Дать исчерпывающую информацию об исследователях, которые внесли научный вклад, чьи имена известны каждому...
25 12 2021 2:41:39
Пришелся он на конец 16 – начало 17 веков...
24 12 2021 19:27:51
Существующая система сложилась из-за обширной территории нашей страны, из-за ее особенных национальных, региональных, экономических условий...
23 12 2021 4:47:22
Дает представление о принципах и способах получения и передачи электроэнергии потребителю...
22 12 2021 12:23:54
Как правило, действия против морали осуждаются со стороны общества...
21 12 2021 8:30:40
Биография Ричарда Гаске известна как одаренного французского теннисиста, выигравшего чемпионат Франции в парном разряде в 2002 году...
20 12 2021 14:19:47
Расположено между Британскими островами на западе, Ютландским, Скандинавским полуостровами на востоке и континентальной Европой на юге...
19 12 2021 9:33:27
Рассказывает о составе населения и основной религии...
18 12 2021 3:58:17
В западной части этого региона на долю островов и полуостровов приходится одна треть всей суши...
16 12 2021 17:41:34
Огромные территории покрыты дремучими лесами...
15 12 2021 20:56:41
Дает понимание о важности производимых исследований...
14 12 2021 5:58:30
Во время студенческих лет (он обучался в университете Миннесоты) его спортивный талант проявлялся всесторонне...
13 12 2021 10:55:44
...
12 12 2021 14:31:32
А в природе происходят свои перемены: все живое начинает готовиться к приходу холодной зимы...
11 12 2021 11:32:13
В этой статье рассмотрены различные способы образования деепричастий совершенного вида с примерами, а также исключения из общих правил...
09 12 2021 17:56:18
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 ::
