Билет №6. Упругие деформации. Закон гука.

Деформация – изменение размеров и формы тела под действием внешних сил. Следствием деформации являются силы упругости. Силы упругости – это силы, возникающие при деформации тела и направленные в сторону восстановления его прежних форм и размеров перпендикулярно к деформируемой поверхности.

Силы упругости имеют электромагнитную природу. Атомы и молекулы в твердых телах совершают тепловые колебания около положения равновесия. При деформации меняется расстояние между молекулами. При уменьшении расстояний между атомами возникают силы отталкивания, а при увеличении расстояний между ними - силы притяжения.

Деформации, при которых тело способно вернуться в первоначальное состояние, называются упругими. Деформации, при которых силы упругости не возвращают тело в первоначальное состояние, называются пластичными.

Среди деформаций, возникающих в твердых телах, можно выделить пять основных видов: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.

Деформация растяжения и сжатия характеризуется абсолютным удлинением и относительным удлинением . l и l₀ – начальная и конечная длина тела.

Закон Гука: сила упругости, возникающая в теле при упругой деформации, прямо пропорциональна величине его абсолютного удлинения: . k - коэффициент упругости (коэффициент жесткости). .

Механическое напряжение тела – величина, равная отношению модуля силы упругости к площади поперечного сечения тела: . .

Опыт показывает, что при малых деформациях механическое напряжение прямо пропорционально относительному удлинению: . Приведенная формула есть не что иное, как другая форма записи закона Гука.

Е – модуль упругости (модуль Юнга). Он характеризует способность тела сопротивляться деформации растяжения и сжатия. .

Билет №7. Взаимодействие точечных зарядов. Закон кулона.

Точечный заряд – это заряженное тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.

Закон Кулона (количественный закон электростатических взаимодействий): сила взаимодействия двух точечных неподвижных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению величин зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды: .

k – коэффициент пропорциональности в электростатике, , где ε₀ – электрическая постоянная, .

Сила взаимодействия зависит от среды, в которой они помещены. Чтобы учесть эту зависимость, вводят понятие диэлектрической проницаемости среды ε, которая показывает, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в данной среде меньше, чем сила их взаимодействия в вакууме. С учетом этого закон Кулона можно записать в следующем виде: .

Если заряды одноименные, то действующие на них силы направлены в противоположные стороны (заряды отталкиваются друг от друга). Если же заряды разноименные, то действующие на них силы направлены навстречу друг другу (заряды притягиваются друг к другу).

Закон Кулона применим не только в взаимодействию точечных зарядов, но и к равномерно заряженным телам сферической формы. В этом случае r - расстояние между их центрами.