1. Сила упругости. Природа сил упругости. Виды упругих деформаций. Закон Гука.

Виды деформаций.

Деформацией называют изменение формы, размеров или объема тела. Деформация может быть вызвана действием на тело приложенных к нему внешних сил. Деформации, полностью исчезающие после прекращения действия на тело внешних сил, называют упругими, а деформации, сохраняющиеся и после того, как внешние силы перестали действовать на тело, - пластическими. Различают деформации растяжения или сжатия (одностороннего или всестороннего), изгиба, кручения и сдвига.

Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называется силой упругости.

Сила упругости имеет электромагнитную природу.

 Закон Гука: при упругих деформациях сила упругости прямо пропорциональна абсолютному удлинению тела.

F_упр = kΔl

 F_упр – сила упругости; k – коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью; Δl – удлинение тела (изменение его длины).

 Пояснения:

Возьмем резиновый шнур. Один конец его закрепим в штативе. Первоначальная длина шнура была l₀. Если к свободному концу шнура подвесить гирю, то шнур удлинится. Его длина станет равной l. Обозначим удлинение шнура символом Δl (дельта эль). Тогда удлинение шнура можно найти так:

 Δl = l – l₀.

Если менять гирьки, то в зависимости от их веса будет меняться и длина шнура, а значит, его удлинение (деформация).

Закон Гука справедлив только для упругой деформации.

Деформация является упругой, если после прекращения действия сил, деформирующих тело, оно возвращается в исходное положение.

2. .Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания. Затухание свободных колебаний. Формула Томсона.

Электромагнитные колебания — это колебания электрического и магнитного полей, которые сопровождаются периодическим изменением заряда, силы тока и напряжения. Простейшей системой, где могут возникнуть и существовать свободные электромагнитные колебания, является колебательный контур. Колебательный контур — это цепь, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора (рис. 29, а). Если конденсатор зарядить и замкнуть на катушку, то по катушке потечет ток (рис. 29, б). Когда конденсатор разрядится, ток в цепи не прекратится из-за самоиндукции в катушке. Индукционный ток, в соответствии с правилом Ленца, будет иметь то же направление и перезарядит конденсатор (рис. 29, в). Процесс будет повторяться (рис. 29, г) по аналогии с колебаниями маятниками. Таким образом, в колебательном контуре будут происходить электромагнитные колебания из-за превращения энергии электрического поля конденсатора ( ) в энергию магнитного поля катушки с током ( ), и наоборот. Период электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре (т. е. в таком контуре, где нет потерь энергии) зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и находится по формуле Томсона  . Частота с периодом связана обратно пропорциональной зависимостью  .

В реальном колебательном контуре свободные электромагнитные колебания будут затухающими из-за потерь энергии на нагревание проводов. Для практического применения важно получить незатухающие электромагнитные колебания, а для этого необходимо колебательный контур пополнять электроэнергией, чтобы скомпенсировать потери энергии. 

Билет № 9