16. Сила упругости.
Сила, возникающая в результате деформации тела и направленная в сторону, противоположную перемещению частиц тела при деформации, называется силой упругости.
Примечание: Сила упругости приложена к телу, вызвавшему деформацию.
Виды деформаций: растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг, кручение. Все виды деформаций можно свести к деформациям растяжения и сдвига.
Р
АСТЯЖЕНИЕ
СЖАТИЕ
СДВИГ КРУЧЕНИЕ
ИЗГИБ
Деформации, полностью исчезающие после прекращения действия силы, вызвавшей деформацию, называются упругими.
Если деформации, полностью не исчезают после прекращения действия силы, вызвавшей деформацию, то они называются пластическими.
Задание: Приведите примеры упругих и пластических деформаций.
Закон английского ученого Роберта Гука (1635–1703): При упругих деформациях модуль силы упругости прямо пропорционален величине деформации.
,
где
F – сила упругости;
x – величина деформации;
k – коэффициент пропорциональности, который называется жесткостью тела (или коэффициентом упругости).
Жесткость тела зависит от его размеров, формы и материала, из которого оно изготовлено.
Единица измерения жесткости тела в СИ:
1 ньютон на метр (
).
Примечание:
Сила упругости, возникающая в подвесе, называется силой натяжения подвеса.
Иногда обозначается
.
Сила упругости, действующая на тело со стороны опоры и направленная перпендикулярно ее поверхности, называется силой реакции опоры.
Иногда обозначается
.
17. Вес тела.
При взаимодействии тела с опорой (или подвесом) вследствие действия силы тяжести деформируется не только опора (или подвес), но и тело. В результате этого со стороны деформированного тела на опору (или подвес) действует сила упругости. Эта сила упругости называется весом тела.
Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
Обозначение:
-
вектор веса тела;
P – модуль веса тела.
Примечание:
Вес тела приложен к опоре (или подвесу).
Если тело и горизонтальная опора (вертикальный подвес) неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела P по своему численному значению равен силе тяжести F:
Невесомость – явление, при котором тело не действует на опору или подвес, то есть вес тела равен нулю.
18. Динамометр.
Динамометр – прибор для измерения силы.
Главная часть динамометра – пружина, растягивающаяся в пределах упругих деформаций. К пружине прикреплен указатель, скользящий вдоль шкалы, размеченной в единицах силы. Так как, согласно закону Гука, сила упругости прямо пропорциональна удлинению пружины, то шкала прибора равномерная.
Принцип действия пружинного динамометра основан на сравнении измеряемой силы с силой упругости пружины.
Задание: Объясните, как можно проградуировать пружину; как получить шкалу с ценой деления 0,1 Н.
19. Равнодействующая сил. А) Сложение двух сил, направленных по одной прямой.
Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил (или суммой этих сил).
Обозначение:
или
- вектор равнодействующей силы;
R или F– модуль равнодействующей силы.
Равнодействующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а ее модуль равен сумме модулей составляющих сил.
Равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а ее модуль равен разности модулей составляющих сил.
Примечание: Если равнодействующая сил, приложенных к телу, равна нулю, то говорят, что эти силы уравновешивают (или компенсируют) друг друга.
Итак, две силы уравновешивают друг друга в том случае, если эти силы:
приложены к одному и тому же телу;
имеют одинаковую величину;
направлены в противоположные стороны.