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:
Рассмотрим историю этого государства...
29 07 2021 14:36:41
Располагаясь сразу на шести климатических поясах, он обладает уникальной и очень разнообразной природой...
28 07 2021 9:43:45
В природе насчитывается более 10 тысяч современных видов...
26 07 2021 8:31:54
Этот вечный город и его жители дали миру многое из того, чем люди пользуются до сих пор...
25 07 2021 22:59:29
В мире насчитывается свыше 1,5 млн...
24 07 2021 3:46:23
В этой статье вы узнаете, так ли это на самом деле и на каких признаках основывается данная версия...
23 07 2021 2:49:43
На такой внушительной территории находится множество больших и малых городов, каждый из которых обладает неповторимым колоритом, историей, культурой...
21 07 2021 9:46:53
Родился Стендаль 23 января 1783 года в городе Гренобль...
20 07 2021 4:52:30
В сущности, Давид был диктатором для своего поколения...
17 07 2021 10:31:30
В этой области занято 6,6% работающего населения...
16 07 2021 21:27:30
Все моря, реки, озера и океаны образуют Мировой океан, и только 6% этого объема составляет пресная вода...
15 07 2021 12:34:23
В связи с этим появилось несколько моделей мирового хозяйства, которых объединяет прострaнcтвенная связь...
14 07 2021 19:32:56
Одна из ярких фигур эпохи «шестидесятников», чьим творчеством наслаждалось не одно поколение советского народа...
13 07 2021 8:13:22
Иерусалим и внутренние области Палестины входили в состав мусульманской империи Айюбидов...
12 07 2021 0:36:40
Именно здесь расположены арктические пустыни – бескрайние заснеженные просторы, в которых обитает очень мало живых существ...
11 07 2021 11:51:48
Эпоха преобразований Петра I существенно повлияла на все стороны государственной и общественной жизни...
10 07 2021 9:36:39
Данную эпоху связывают с завершением Ледникового периода на территории Европы и исчезновением привычных для древних людей животных и раститений...
09 07 2021 7:14:29
Основным ее элементом является вода, которая представлена в трех агрегатных состояниях: газообразном, твердом и жидком...
08 07 2021 19:46:43
Оно представляет собой систему норм, которые в письменной форме фиксируются в специальных документах...
07 07 2021 8:57:27
В данной статье мы кратко и понятно постараемся объяснить, какие процессы происходят во время деления клетки, расскажем о биологическом значении митоза...
06 07 2021 11:40:36
Будучи императорами, они смогли сделать выборную должность наследственной...
05 07 2021 3:12:38
Биография Горана Иванешевича наиболее известна как биография чемпиона Уимблдона 2001 года...
03 07 2021 3:52:23
Такие биополимеры называются нуклеиновыми кислотами...
01 07 2021 22:40:18
Каковы же причины и типы международного разделения труда в мировой экономике?
...
30 06 2021 20:25:35
Для того чтобы эти нормы действительно помогали устанавливать порядок в обществе, необходимо, чтобы они были точно и конкретно сформулированы и законодательно закреплены...
29 06 2021 2:58:12
Содержит данные о сейсмоактивных точках Африки...
28 06 2021 17:57:58
При такой протяженности страна обладает большим количеством природных зон разных размеров...
27 06 2021 7:48:11
Благодаря ей на земном шаре стала возможна жизнь, ведь все живые существа – люди, растения, животные – нуждаются в воздухе...
26 06 2021 19:52:13
Находится она на западных склонах Уральских гор...
25 06 2021 15:23:46
Самыми высокоразвитыми государствами на континенте считаются Германия, Франция, Великобритания и Италия, – члeны Большой Семерки...
24 06 2021 0:20:18
По мере своего развития цивилизация накапливает их все больше...
23 06 2021 18:49:46
Отличительной его чертой являются предельно низкие температуры и уникальные природные явления...
22 06 2021 22:59:25
Рассказывает о истории развития материка...
21 06 2021 5:20:36
В данной статье приведена удобная таблица с примерами окончаний в зависимости от числа и склонения...
20 06 2021 1:46:16
От решения этих общепланетарных проблем зависит судьба цивилизации...
19 06 2021 1:46:26
Чтобы этого не произошло, необходимо не только правильно поставить вопрос, но и обратить внимание на словообразующий суффикс...
18 06 2021 23:25:49
Со временем теория дополнилась...
17 06 2021 12:14:25
С 1519 года – губернатор Португальской Индии, с 1524 года – индийский вице-король...
15 06 2021 0:24:23
Его значение – в разностороннем обеспечении жизни на Земле...
14 06 2021 9:24:13
лет назад (меловой период) на Земле появились первые представители класса Однодольные...
11 06 2021 10:57:50
В 4 классе проходит изучение физической карты европейского материка...
10 06 2021 3:58:33
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 ::
