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.
Отзывы (через Facebook):
Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:
Находится она в умеренном поясе, благодаря чему ярко выражены все времена года, зимы снежные и холодные, а лето – теплое...
18 09 2021 9:39:16
Оно заключается в изменении её состава и свойств и имеет в основном негативный хаpaктер...
17 09 2021 17:52:57
Преобразование веществ в энергию является главным условием живых организмов, начиная одноклеточными растениями и заканчивая человеком...
16 09 2021 15:22:23
И это неудивительно, ведь даже в небольшом эпизоде актриса могла продемонстрировать всю мощь своего таланта...
15 09 2021 4:39:39
...
14 09 2021 12:55:58
В первом случае грамматические категории меняются в зависимости от контекста, во втором – не меняются ни при каких условиях...
13 09 2021 5:43:18
Организмы, способные самостоятельно синтезировать важные для жизнедеятельности вещества, пpaктикуют автотрофное питание и называются автотрофами...
12 09 2021 13:49:43
Он был меценатом, а также почетным члeном римской, парижской и амтердамской Академий художеств...
10 09 2021 22:44:42
В условиях увеличения численности населения планеты только так можно остановить массовое уничтожение природных богатств, флоры и фауны...
09 09 2021 22:15:25
...Родился Андрей Климентов в Воронеже в рабочей семье...
05 09 2021 19:33:18
Наиболее известный как семикратный победитель гонок в Дейтоне на 500 миль...
04 09 2021 8:18:43
Дает представление о расположении описываемой территорию...
02 09 2021 17:55:55
Для правильного употрeбления местоимений в речи нужно знать их значение, разряды и правила склонения...
31 08 2021 18:42:49
Также описана методика морфемного разбора деепричастия с привидением примеров...
30 08 2021 23:23:48
95% материка имеет высоту не больше 600 метров над уровнем моря...
29 08 2021 23:43:55
В русском языке выделяют два вида причастий: совершенные и несовершенные...
28 08 2021 19:51:47
В данной статье подробно описаны правила написания суффиксов и окончаний причастий с наглядными примерами...
27 08 2021 16:56:15
При рождении в биографии Бобби Халла было получено имя Роберт Мэрвин Халл младший...
25 08 2021 0:12:12
Сигналы воспринимаются рецепторами – периферийной частью анализатора, а обpaбатываются мозгом – центральной частью...
24 08 2021 14:47:58
Он стал основоположником реализма в европейской литературе...
23 08 2021 12:18:50
В этой статье мы расскажем о прямом и переносном значении слов, приведём примеры для каждого из них...
22 08 2021 23:42:19
В этой статье описаны варианты их значений, а также способы определения родительного падежа с правописанием окончаний, в зависимости от склонения и числа существительного...
21 08 2021 23:11:31
«Джентельмен Джим» – так был прозван Джеймс Джон Корбетт...
20 08 2021 18:29:29
В современной географической науке под культурным ландшафтом понимается ландшафт, появившейся в результате целенаправленной преобразовательной деятельности человека, направленной на удовлетворение тех или иных пpaктических и духовных потребностей...
18 08 2021 15:18:18
Каким же образом правильно записать формулу и не ошибиться в индексе химического элемента? Это легко сделать, если иметь представление, что такое валентность...
17 08 2021 23:27:36
Производство различных товаров и услуг невозможно представить без природных ресурсов, которыми так богата наша планета...
16 08 2021 20:40:34
В данной статье описаны хаpaктерные особенности этого вида наречий с наглядными примерами...
15 08 2021 20:38:43
Все его творчество было пронизано добротой к простому русскому человеку, ностальгией по неспешной красоте дореволюционной России...
14 08 2021 22:24:45
...
11 08 2021 14:28:24
Во многих из них используются числительные...
10 08 2021 20:37:20
Этому поспособствовали огромные размеры страны и контрастный ландшафт территории...
08 08 2021 22:44:20
Оно постоянно изменялось, приобретало новые черты...
07 08 2021 11:24:53
Его поединки славятся конкурентным огнем...
06 08 2021 21:11:29
Наиболее известен как юная звезда «Манчестер Юнайтед» с 2004 года...
05 08 2021 23:14:19
Родился 29 мая 1981 года в Ленинграде...
04 08 2021 10:37:39
В этой статье Вы узнаете, в чём заключается биологическое значение митоза, историю исследования данного процесса...
03 08 2021 16:17:31
Знаменит не только своим творчеством, но и величайшей силой духа, благодаря которой не сломился под ударами судьбы...
02 08 2021 2:44:44
Своей целью видит превращение ОАЭ в привлекательное место для ведения бизнеса...
01 08 2021 18:39:50
В статье приведены некоторые статистические данные, которые указывают на факторы определяющие такое явление как старение нации...
31 07 2021 18:15:49
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 :: Знания -21 ::
