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.
На одной площади закономерно сменяют друг друга такие природные комплексы как тайга, степи и лесостепи, муссонные и переменно влажные леса, вечнозеленые жестколистные леса и области высотной зональности...
21 10 2021 1:44:17
Демографическая ситуация страны претерпевает серьезные изменения, которые в ближайшем будущем могут негативно сказаться на развитии экономики...
20 10 2021 5:57:55
Все страны можно разделить на группы, в зависимости от того, какая система управления в них существует, какие органы имеют главенствующее значение и другим хаpaктеристикам...
19 10 2021 23:43:19
Имеет псевдоним «Стилхаммер Доктор»...
18 10 2021 20:50:59
Для какой территории хаpaктерен такой тип почвы и какими особенностями она обладает?
...
17 10 2021 23:46:13
Нобелевский лауреат, автор известной рукописи «Архипелаг ГУЛАГ»...
16 10 2021 4:19:39
Без знания данных терминов невозможно изучать генетику...
15 10 2021 6:58:20
Они нужны для того, чтобы оплатить различные услуги и приобрести все необходимое: продукты питания, одежду, бытовые предметы...
14 10 2021 17:45:45
В русском языке местоимения склоняются по родам, числам и падежам...
12 10 2021 18:27:35
Наиболее известна как «Новичок» 2001 года в Женской Национальной Бейсбольной Ассоциации (WNBA)...
11 10 2021 5:49:34
Именно по итогам Северной войны Россию стали именовать империей...
10 10 2021 6:56:51
Чтобы определить синтаксическую роль этой части речи, необходимо правильно задать вопрос...
09 10 2021 6:58:40
В данной статье представлены хаpaктерные особенности причастий и способы определения причастных оборотов в предложении с приведением примеров...
07 10 2021 1:13:17
Пика своего могущества она достигла при императоре Юстиниане...
05 10 2021 7:37:17
Содержит табличные данные о причинах расположения химических производств...
04 10 2021 16:24:57
Островов намного больше, они расположены на Юге – в Средиземном море, на Севере, например, Фарерские острова и на Западе – в Атлантическом океане...
02 10 2021 7:49:28
Антарктида до сих пор остается самым загадочным материком Земли, а освоения и исследование этих земель не прекращается ни на минуту...
30 09 2021 20:40:34
Каждую природную зону хаpaктеризуют: климат, рельеф, тип почвы, тип растительности и животный мир...
29 09 2021 21:57:25
Благодаря этим изобретениям человек получил возможность свободно путешествовать по всему миру, перевозить тяжелые грузы на большие расстояния, тщательно исследовать планету...
28 09 2021 23:48:34
Существует два типа размножения – пoлoвoе (слияние гамет) и бесполое (развитие из соматической клетки)...
27 09 2021 21:55:52
При рождении Пит Розелл получил имя Элвин Розелл...
25 09 2021 12:48:14
Так формируются определённые группировки или природные сообщества...
24 09 2021 7:17:15
Научные подходы позволяют выделить основные признаки типов государственного устройства...
22 09 2021 5:52:55
Действительно, территорию большого государства буквально накрыла волна народных восстаний и бунтов...
19 09 2021 11:29:29
В этой статье мы разберёмся, что включает в себя данное понятие, узнаем какова роль популяции в эволюционном процессе...
18 09 2021 7:42:49
Мы слышим о них по телевидению, радио, читаем в газетах...
17 09 2021 18:55:17
Длина его превышает 2,5 тысячи километров...
16 09 2021 4:44:37
Ученые понимают, что экономика отвечает за многие процессы, происходящие в странах...
15 09 2021 0:40:26
Как следствие, были сформированы природные зоны материков, отличающиеся между собой по составу почвы, климатическим условиям, растительному и животному миру...
14 09 2021 8:36:37
Данный материал посвящён теме межличностных отношений, которая изучается на уроке в 6 классе обществознания...
13 09 2021 9:43:46
Основными в хозяйстве Зарубежной Европы являются экспорт товаров и услуг, промышленное и сельскохозяйственное производство, развитие международного туризма...
12 09 2021 13:35:32
км...
11 09 2021 0:55:59
С 1519 года – губернатор Португальской Индии, с 1524 года – индийский вице-король...
08 09 2021 9:44:11
Рельеф Африки достаточно сложен, хотя здесь и нет высоких горных цепей и низменностей...
07 09 2021 8:50:54
Все они живут в основном на суше и имеют схожее строение тела...
06 09 2021 14:35:27
Приобретая новые черты, она изменялась, но не теряла своего значения, поэтому можно говорить о том, что религия – это один из институтов общества...
04 09 2021 10:33:45
Некоторые специалисты, изучавшие биографию Даниэля Дефо, считают его основоположником данного литературного жанра...
03 09 2021 9:38:29
Под данным термином понимают цельную оболочку Земли, состоящую из нижней части атмосферы (воздух), верхней части литосферы (земля), всей гидросферы (вода) и всей биосферы (живые организмы)...
02 09 2021 6:23:18
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 :: Знания -21 ::
