2. Прочитайте текст, составьте реферат. Сила

В механике рассматриваются следующие результаты воздей­ствия на данное тело со стороны других тел:

1. тело под воздействием других тел изменяет скорость своего движения, т. е. приобретает ускорение;

2. тело под воздействием других тел деформируется, т. е. изме­няет свою форму и размеры.

Для описания этих явлений пользуются понятием силы: силой называется всякое воздействие на данное тело, сообщающее ему ускорение или вызывающее его деформацию.

Рассмотрим сначала деформацию тел под воздействием различных сил. Деформация называется упругой, если при прекра­щении действия сил тело принимает в точности первоначальную форму и размеры. Реальные тела всегда обнаруживают в той или иной степени «остаточную деформацию», т. е. после удаления сил они не возвращаются в точности к первоначальным разме­рам. Если деформирующие силы слабые, то вызываемые ими небольшие деформации тел оказываются почти упругими.

Рассмотрим простейший вид деформации — удлинение стержня или проволоки под действием некоторой растягивающей силы Р. Пусть первоначальная длина стержня 1 под действием силы Р увеличивается на Д1 ¹.

Опыт показывает, что при упругой деформации величина Δ1 пропорциональна растягивающей силе Р, длине 1, обратно пропорциональна площади поперечного сечения стержня s и зависит от упругих свойств веществ, из которого сделан стержень. Эта зависимость записывается в виде

где величина Е, называемая модулем упругости (Юнга) на растяжение, учитывает сопротивляемость вещества стержня растягивающим силам.

Силы, сообщающие телам ускорения или деформирующие их, можно разделить на две группы:

а) силы, распределенные по объему тела и пропорциональные массам отдельных частей тела. Такой «распределительной» силой является, например, сила тяготения. Заметим, что распределенные силы не зависят от того, каким образом связаны между собой отдельные части данного тела. Если тело, притягивающееся к Земле, разрезать на части, то силы тяготения, действующие на эти части, остаются без изменения;

б) силы сосредоточенные, т.е. приложенные к определенному месту тела – в какой-нибудь точке, вдоль некоторой линии или поверхности. В этом случае действие внешней силы передается от одних частей тела к другим благодаря существованию взаимной связи между ними.

Рассмотрим действие распределенных и сосредоточенных сил. Если на тело действует распределенная сила, сообщающая каждому элементу этого тела одно и то же ускорение ( по величине и направлению), то все тело будет двигаться с этим ускорением и при этом не будет деформировано. Например, тело малых размеров, свободно падающее в поле тяготения Земли, не деформировано, так как все его составные части движутся с одинаковыми ускорениями. Распределенные силы могут вызвать деформацию тела в том случае, если ускорения, которые сообщаются отдельным элементам тела, несколько отличаются по численному значению или направлению.

Если на тело действует сосредоточенная сила, то тело всегда деформируется. Рассмотрим пример. Допустим, что к сложной пружине, состоящей из четырех одинаковых элементов, в точке А приложена некоторая сосредоточенная сила. Вследствие этого вся пружина движется с ускорением в направлении действия силы (рис.1). Пружина деформируется и при том тем сильнее, чем больше ускорение. Кроме того, элементы пружины, расположенные ближе к точке приложения сил, растянуты больше, чем элементы, находящиеся дальше от этой точки. Действительно, деформация элемента 1 должна быть такой, чтобы сила, приложенная со стороны этого элемента к точке В, сообщала ускорение элементам 2, 3 и 4. Деформация элемента 2 должна быть меньше, так как этот элемент сообщает ускорение только третьей и четвертой пружинам и т.д.

Рис. 1.

Из изложенного видно, что величину силы можно определить как по ускорению, которое эта сила может сообщить, так и по деформации, которую эта сила вызывает.