23. Третій закон Ньютона

Взаємодія між матеріальними точками (тілами) визначається третім законом Ньютона: два тіла взаємодіють із силами рівними за величиною і напрямленими у протилежні боки вздовж прямої, яка з’єднує ці тіла. Тобто

,

де – сила, яка діє на перше тіло з боку другого, – сила, яка діє на друге тіло з боку першого.

Наприклад, з якою силою тіло притягається до Землі, з такою ж силою воно діє на Землю (рис.1.9). Але, оскільки маси тіла та Землі розрізняються у багато разів, то й прискорення ці сили викликають різні згідно із другим законом Ньютона. Тіло падає з прискоренням вільного падіння , а Земля не рухається.

Треба пам’ятати, що сила дії та сила протидії хоч і однакові за величиною, але прикладені до різних тіл.

24. Пружна деформація. Закон Гука. Модуль Юнга. Енергія деформованої пружини.

Пружна деформація - деформація, що не викликає незворотних змін у структурі тіла. При пружній деформації тіло повертає собі попередні розміри й форму при знятті напруження. Область фізики і розділ механіки суцільних середовищ, що вивчають пружні деформації називаються теорія пружності. Інші види деформації викликають незворотні зміни у структурі тіла. Сюди відносять: пластичну деформацію як миттєву так і в'язку (наприклад, повзучість). З погляду мікроскопічної будови твердого тіла, пружна дефомація виникає тоді, коли змінюються віддалі між атомами, проте кожен із атомів тіла залишається в своїй потенціальній ямі. При малих пружних деформаціях напруження, що виникають в тілі, пропорційні деформації. В цій області справедливий закон Гука. При збільшенні навантаження вище границі пропорційності лінійність може порушуватися, хоча деформація залишатиметься пружною.

Закон Гука

Пружність — це здатність деформованих тіл відновлювати початкові форму і об’єм за умови припинення зовнішньої дії. Сили пружності виникають при деформуванні тіл і напрямлені протилежно до сил, які викликають деформацію.

Закон Гука встановлює лінійну залежність між деформацією й механічними напруженнями.

Закон Гука справедливий для малих пружних деформацій.

Модуль сили Гука:

F упр = k | x |

Модуль Юнга

Модуль Юнга— це характеристика пружніх властивостей ізотропних матеріалів, один із модулів пружності. Позначається модуль Юнга латинською літерою E, вимірюється в паскалях (Па).

Модуль Юнга встановлює зв'язок між деформацією розтягу й механічним напруженням направленим на розтяг.

Енергія деформованої пружини. Енергія — це фізична величина, що показує, яку роботу може виконати тіло. Енергія позначається літерою Е. У Системі Інтернаціональній енергія вимірюється в джоулях (Дж). Чим більшу роботу може виконати тіло, тим більшу енергію воно має. При виконанні роботи енергія тіла змінюється.

Деформована пружина має запас потенціальної енергія пружної деформації. Для того, щоб деформувати пружину, необхідно виконати роботу. Ця робота дорівнює добутку сили на зміщення кінця п ружини.

Тоді робота, яку потрібно виконати для деформації пружини для зміщення на , буде:

.

Потенціальна енергія пружно деформованого тіла вимірюється тією роботою, яку тіло може здійснити. Отже,

.

Потенціальна енергія пружно деформованої пружини дорівнює половині добутку коефіцієнта жорсткості пружини на квадрат зміщення точки прикладення сили.

25. Робо́та - фізична величина, яка визначає енергетичні затрати при переміщенні фізичного тіла, чи його деформації.

Робота зазвичай позначається латинською літерою A), в англомовній літературі - W (від англ. Work), й має розмірність енергії. У системі СІ робота вимірюється в Джоулях.

Потенціа́льна ене́ргія — частина енергії фізичної системи, що виникає завдяки взаємодії між тілами, які складають систему, та із зовнішніми щодо цієї системи тілами, й зумовлена розташуванням тіл у просторі. Разом із кінетичною енергією, яка враховує не тільки положення тіл у просторі, а й рух, потенціальна енергія складає механічну енергію фізичної сиcтеми.

Потенціальна енергія матеріальної точки визначається як робота з її переміщення із точки простору, для якої визначається потенціальна енергія у якусь задану точку, потенціальна енергія якої приймається за нуль. Потенціальна енергія визначається лише для поля консервативних сил.

2.Через те, що механічна елементарна робота дорівнює:

,

та з, іншого боку, робота консервативних сил при елементарній зміні конфігурації системи дорівнює приросту потенціальної енергії, взятому зі знаком мінус, то робота здійснюється за рахунок зменшення потенціальної енергії:

,

тоді:

.

Звідси:

,

де  є сталою інтегрування, тобто потенціальна енергія визначається завжди з точністю до деякого значення.