19. Закон Гука. Упругие свойства тел.

• 

Данное выражение определяет закон Гука, согласно которому удлинение стержня при упругой деформации пропорционально действующей на стержень силе.

• Упругость — это свойство материала позволять себя сжимать или растягивать, а после снятия нагрузки — возвращаться к первоначальной форме.

• При растяжении (сжатии) деформация определяется как безразмерная величина, называемая относительным удлинение (сжатие): , где показывает изменение длины тела под действием внешних сил .

• Другой тип деформации возникает тогда, когда вектор внешней силы лежит в плоскости одной из граней тела, а противоположная грань прочно закреплена. Если тело в поперечнике имеет форму прямоугольника, то деформация сдвига или угловая деформация приводит к изменению формы из прямоугольника в параллелограмм. При малых деформациях угол между гранью до и после деформации, определяемый как:

Называется углом деформации, где состояние, на которое смещается боковая грань при сдвиге, — высота прямоугольного параллелепипеда. При сдвиге объем тела не изменяется.

• Сжимаемость характеризует способность вещества изменять свой объем под действием сил всестороннего давления. Тело подверженное такой деформации изменяет свой объем, но при этом сохраняет свою форму.

• Упругость, свойственную полимерам, называют эластичностью, которая связана с выпрямлением макромолекул полимера (благодаря их высокой гибкости) в соответствующем направлении под действием внешней нагрузки.

20. Колебания. Свободные колебания. Гармонические колебания.

• Колебаниями называются движения или процессы, которые характеризуются определенной повторяемостью во времени. Колебательные процессы широко распространены в природе и технике, например качание маятника часов, переменный электрический ток и т.д. При колебательном движении маятника изменяется координата его центра масс, в случае переменного тока колеблются напряжение и ток в цепи.

• Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на колебательную систему (систему, совершающую колебания).

• Гармонические колебания — колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по закону синуса (косинуса). Рассмотрение гармонических колебаний важно по двум причинам: 1) колебания, встречающиеся в природе и технике, часто близки к гармоническим; 2) различные периодические процессы (процессы, повторяющиеся через равные промежутки времени) можно представить как наложение гармонических колебаний. Гармонические колебания величины описываются уравнением типа:

где — максимальное значение колеблющейся величины, называемое амплитудой колебания; — круговая (циклическая) частота. Периодически изменяющийся аргумент косинуса называется фазой колебания. Она определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени . Величина в уравнении гармонических колебаний называется начальной фазой. Она определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в начальный момент времени .