Kako je na slici prikazana sila elastičnosti. Proljetna snaga. Smjer elastične sile

Kao što smo vidjeli, kada je tijelo deformirano, nastaje sila, električne prirode, koja vraća tijelo u prvobitno stanje.

U nastavi "Drugi Newtonov zakon" i "Mjerenje sila. Dinamometar" upoznali smo se sa silama koje nastaju pri deformaciji opruge. Te se sile nazivaju elastičnim silama. Sada možemo reći da sila elastičnosti nastaje kada je bilo koje tijelo deformirano, a ne samo opruga; svako tijelo može igrati ulogu opruge!

Budući da elastična sila vraća tijelo u prvobitno stanje, ona je tijekom deformacije usmjerena protiv smjera pomaka čestica tijela. Ako se npr. štap, čiji je jedan od krajeva učvršćen (slika 1), rastegne tako da se čestice u njemu pomaknu u odnosu na učvršćeni kraj udesno (slika 2), tada elastična sila usmjerena ulijevo nastaje. Ako je štap komprimiran, kao što je prikazano na slici 3, tada se čestice u njemu pomiču ulijevo, a elastična sila usmjerena je udesno.

Sila elastičnosti je sila koja nastaje tijekom deformacije tijela i usmjerena je u smjeru suprotnom od smjera pomicanja čestica tijela tijekom deformacije.

U nastavku ćemo razmatrati elastične sile koje nastaju samo tijekom vlačne ili tlačne deformacije.

Ako bismo izveli pokus opisan u lekciji "Mjerenje sila. Dinamometar", ne s oprugom, već, na primjer, nekom vrstom šipke, tada bismo se mogli uvjeriti u to uz male deformacije štapa (male u usporedbi s njegova duljina ) sila elastičnosti deformirane šipke, kao i opruge, proporcionalna je njenom produljenju. Posljedično, Hookeov zakon, izražen formulom, vrijedi za svako elastično tijelo, pod uvjetom da su te deformacije dovoljno male. Deformacija x određuje relativni položaj dijelova deformiranog tijela, odnosno njihove koordinate. Stoga Hookeov zakon pokazuje da elastična sila ovisi o koordinatama pojedinih dijelova deformiranog tijela.

Ali kako nastaje deformacija samog tijela?

Uzmimo dva kolica s mekim gumenim kuglicama pričvršćenim ispred (slika 4). Pokrenimo kolica jedna prema drugoj tako da se sudare. Kada se kuglice dodiruju, obje će promijeniti oblik, deformirati se. Istodobno će se postupno smanjivati ​​brzine kolica kojima su kuglice pričvršćene. Na kraju će se kolica na trenutak zaustaviti, a onda će se krenuti u suprotnim smjerovima, odnosno ponovno će dobiti ubrzanja. Jasno je da je razlog ubrzanja elastična sila koja nastaje kada se kuglice deformiraju. Iz ovog pokusa je vidljivo da je do deformacije došlo zbog činjenice da su se kuglice nakon kontakta još neko vrijeme nastavile kretati u istom smjeru, sve dok ih elastična sila koja je nastala uslijed deformacije nije zaustavila. Nakon toga, deformirane kuglice, vraćajući svoj oblik, natjerale su kolica da se kreću u suprotnom smjeru. Ali čim su kuglice povratile svoj oblik, nestala je i elastična sila. Može se, dakle, reći da je uzrok deformacije lopte pomicanje jednog njezina dijela u odnosu na drugi, a rezultat deformacije sila elastičnosti.

Zamijenimo li sada gumene kuglice čeličnim i ponovimo pokus, vidjet ćemo da će rezultat biti potpuno isti. Kola se sudare, zastaju na trenutak, a zatim kreću u suprotnim smjerovima. Ali sada nećemo vidjeti promjenu u obliku kuglica, njihovu deformaciju. To ne znači da nema deformacije. Uostalom, kolica s čeličnim kuglicama ponašaju se na potpuno isti način kao i kolica s gumenim kuglicama. Ali kod čeličnih kuglica deformacije su vrlo male i ne mogu se primijetiti bez posebnih instrumenata (to znači da čelične kuglice imaju puno veću krutost od gumenih).

Često nisu nevidljive samo deformacije, već i oni pokreti zbog kojih nastaju deformacije. Kada vidimo, na primjer, knjigu koja leži na stolu, ne možemo, naravno, primijetiti da su i knjiga i stol blago deformirani. Ali upravo deformacija stola, potpuno nevidljiva oku, dovodi do pojave elastične sile koja je usmjerena okomito prema gore i uravnotežuje silu privlačenja knjige prema Zemlji. Dakle, knjiga miruje. Kada stavimo knjigu na stol, ona se počinje kretati okomito prema dolje pod utjecajem privlačnosti prema Zemlji, kao i svako tijelo koje pada. Tim kretanjem knjiga pomiče čestice koje čine dio stola koji je s njom u dodiru. Stol se deformira i nastaje elastična sila, upravo jednaka sili privlačenja knjige na Zemlju, ali usmjerena prema gore.

Isto se može reći i za djelovanje suspenzije. Kada se tijelo pričvrsti na slobodni kraj užeta AK (slika 5), ​​tada u prvom trenutku, pod utjecajem sile privlačenja na Zemlju F, ono počinje padati okomito prema dolje u smjeru naznačenom strijela. Istodobno se kraj uzice K pomiče prema dolje zajedno s tijelom. Kao rezultat toga, kabel se produljuje, odnosno deformira. Zbog deformacije rupe pojavljuje se sila elastičnosti prema gore Fynp (slika 6.). Na tijelo dakle djeluju dvije suprotno usmjerene sile. Na početku pada tijela malo je produljenje vrpce, a mala je i sila elastičnosti. Kako se tijelo dalje pomiče prema dolje, rastezanje vrpce se povećava, a istovremeno raste i elastična sila. Kada suspendirano tijelo miruje, to znači da je elastična sila u svojoj apsolutnoj vrijednosti jednaka sili privlačenja tijela prema Zemlji.

Ako je AK ​​kabel izrađen od meke gume, čija je krutost niska, tada se njezino produljenje može primijetiti čak i na oko. Ali ako je ovaj kabel čelična žica velike krutosti, tada će produljenje biti toliko malo da se može otkriti samo posebnim instrumentima. Sila elastičnosti koja djeluje na tijelo sa strane oslonca ili ovjesa često se naziva reakcijska sila oslonca ili reakcijska sila ovjesa (ili napetost ovjesa).

U mnogim slučajevima jasno su vidljive deformacije koje dovode do pojave elastične sile. Lako je primijetiti produžetak zavojne opruge ili gumene užete. Ovdje navedeni primjeri pokazuju da elastična sila nastaje kada tijela koja djeluju u interakciji dođu u dodir. Naravno, oba tijela su uvijek deformirana.

Važna značajka elastične sile je da je usmjerena okomito na dodirnu površinu tijela u interakciji, a ako u interakciji sudjeluju tijela poput šipki, užadi, spiralnih opruga, tada je elastična sila usmjerena duž njihovih osi.

Teme USE kodifikatora: sile u mehanici, elastična sila, Hookeov zakon.

Kao što znamo, na desnoj strani Newtonovog drugog zakona nalazi se rezultanta (tj. vektorski zbroj) svih sila primijenjenih na tijelo. Sada moramo proučavati sile međudjelovanja tijela u mehanici. Postoje tri vrste njih: elastična sila, sila gravitacije i sila trenja. Krenimo od elastičnosti.

Deformacija.

Pri deformacijama tijela nastaju elastične sile. Deformacija je promjena oblika i veličine tijela. Deformacije uključuju napetost, kompresiju, torziju, smicanje i savijanje.
Deformacije su elastične i plastične. Elastična deformacija potpuno nestaje nakon prestanka djelovanja vanjskih sila koje ga uzrokuju, tako da tijelo potpuno vraća svoj oblik i dimenzije. Plastična deformacija je sačuvan (možda djelomično) nakon uklanjanja vanjskog opterećenja, a tijelo se više ne vraća u prijašnju veličinu i oblik.

Čestice tijela (molekule ili atomi) međusobno djeluju privlačnim i odbojnim silama elektromagnetskog porijekla (to su sile koje djeluju između jezgri i elektrona susjednih atoma). Sile interakcije ovise o udaljenostima između čestica. Ako nema deformacije, tada se sile privlačenja kompenziraju silama odbijanja. Tijekom deformacije mijenjaju se udaljenosti između čestica, a ravnoteža interakcijskih sila se narušava.

Na primjer, kada se štap rastegne, udaljenosti između njegovih čestica se povećavaju, a privlačne sile počinju prevladavati. Naprotiv, kada je štap komprimiran, udaljenosti između čestica se smanjuju, a sile odbijanja počinju prevladavati. U svakom slučaju nastaje sila koja je usmjerena u smjeru suprotnom od deformacije, a teži obnovi izvorne konfiguracije tijela.

Elastična sila - to je sila koja nastaje tijekom elastične deformacije tijela i usmjerena je u smjeru suprotnom od pomaka čestica tijela u procesu deformacije. elastična sila:

1. djeluje između susjednih slojeva deformiranog tijela i nanosi se na svaki sloj;
2. djeluje sa strane deformiranog tijela na tijelo u dodiru s njim, uzrokujući deformaciju, a primjenjuje se na mjestu dodira tih tijela okomito na njihove površine (tipičan primjer je sila reakcije oslonca).

Sile koje proizlaze iz plastičnih deformacija ne pripadaju silama elastičnosti. Te sile ne ovise o veličini deformacije, već o brzini njezina nastanka. Proučavanje takvih sila
nadilazi nastavni plan i program.

U školskoj fizici razmatraju se napetosti niti i kabela, kao i napetosti i kompresije opruga i šipki. U svim tim slučajevima elastične sile su usmjerene duž osi tih tijela.

Hookeov zakon.

Deformacija se zove mali ako je promjena veličine tijela mnogo manja od njegove izvorne veličine. Pri malim deformacijama ovisnost elastične sile o veličini deformacije pokazuje se linearnom.

Hookeov zakon . Apsolutna vrijednost elastične sile izravno je proporcionalna veličini deformacije. Konkretno, za oprugu komprimiranu ili rastegnutu za iznos , elastična sila je dana formulom:

(1)

gdje je konstanta opruge.

Koeficijent krutosti ne ovisi samo o materijalu opruge, već io njenom obliku i dimenzijama.

Iz formule (1) proizlazi da je graf ovisnosti elastične sile o (maloj) deformaciji ravna linija (slika 1):

Riža. 1. Hookeov zakon

Koeficijent krutosti je oko kutnog koeficijenta u jednadžbi ravne linije. Dakle, jednakost je istinita:

gdje je kut nagiba ove ravne linije prema osi apscise. Ova je jednakost zgodna za korištenje pri eksperimentalnom pronalaženju količine.

Još jednom naglašavamo da Hookeov zakon o linearnoj ovisnosti elastične sile o veličini deformacije vrijedi samo za male deformacije tijela. Kada deformacije prestanu biti male, ova ovisnost prestaje biti linearna i dobiva složeniji oblik. Sukladno tome, ravna linija na sl. 1 je samo mali početni dio krivolinijskog grafa koji opisuje ovisnost o za sve vrijednosti deformacije.

Youngov modul.

U posebnom slučaju malih deformacija šipke postoji detaljnija formula koja pročišćava opći oblik ( 1 ) Hookeova zakona.

Naime, ako se duljina šipke i površina poprečnog presjeka rastegnu ili stisnu
po vrijednosti , tada vrijedi formula za elastičnu silu:

ovdje - Youngov modul materijal štapa. Ovaj koeficijent više ne ovisi o geometrijskim dimenzijama štapa. Youngovi moduli različitih tvari dati su u referentnim tablicama.

Što je elastična sila?

Silom elastičnosti naziva se takva sila koja nastaje deformacijom tijela i usmjerena je u smjeru suprotnom kretanju čestica tijela tijekom deformacije.

Za ilustrativniji primjer, kako bismo bolje razumjeli što je elastična sila, uzmimo jedan živopisan primjer iz svakodnevnog života. Zamislite da ispred sebe imate običan konop za rublje, na koji ste objesili mokru odjeću. Objesimo li mokru odjeću na dobro nanizani vodoravni uže, vidjet ćemo kako se to uže pod težinom stvari počinje savijati i rastezati.

Prvo ti i ja objesimo jednu mokru stvar na uže i vidimo kako se ona, zajedno s užetom, savija do tla, a zatim staje. Zatim objesimo sljedeću stvar i vidimo da se ista radnja ponavlja i da se uže još više savija.

U ovom slučaju nameće se zaključak da će s povećanjem sile koja djeluje na uže doći do deformacije sve dok sile koje se suprotstavljaju ovoj deformaciji ne budu jednake težini svih stvari. I tek nakon toga će se kretanje prema dolje zaustaviti.

Treba napomenuti da je rad elastične sile održavanje integriteta objekata na koje djelujemo drugim objektima. Ako se elastične sile ne mogu nositi s tim, tada se tijelo nepovratno deformira, odnosno uže se jednostavno može slomiti.

I tu se postavlja retoričko pitanje. U kojem trenutku je nastala sila elastičnosti? A javlja se kada tek počinjemo vješati odjeću, odnosno u trenutku početnog udara na tijelo. A kad se rublje osuši, pa ga skinemo, tada sila elastičnosti nestaje.

Vrste deformacija

Sada već znamo da se elastična sila pojavljuje kao rezultat deformacije.

Prisjetimo se što je deformacija? Deformacija je promjena volumena ili oblika tijela pod djelovanjem vanjskih sila.

A razlog nastanka deformacije je taj što se različiti dijelovi tijela ne kreću na isti način, već na različite načine. Pri istom kretanju tijelo bi uvijek imalo svoj izvorni oblik i dimenzije, odnosno ne bi se deformiralo.

Razmotrimo pitanje kakvu deformaciju tamo možemo uočiti.

Vrste deformacija mogu se podijeliti prema prirodi promjene njihovog oblika.

Osim toga, deformacija je podijeljena u dvije vrste. U tom slučaju deformacija može biti elastična ili plastična deformacija.

Ako, na primjer, uzmete i rastegnete oprugu, a zatim je otpustite, tada će nakon takve deformacije opruga vratiti svoju prijašnju veličinu i oblik. Ovo će biti primjer elastične deformacije.

Odnosno, ako vidimo da nakon prestanka djelovanja na tijelo deformacija potpuno nestaje, onda je takva deformacija elastična.

Uzmimo sada još jedan primjer. Uzmimo komad plastelina i stisnemo ga ili napravimo neku figuru. Vi i ja vidimo da ni nakon završetka akcije plastelin nije promijenio oblik, odnosno ostao je deformiran. Takva neelastična deformacija je plastična.

Pod plastičnom deformacijom, opstaje čak i kada na njega prestanu djelovati vanjske sile.

Ova vrsta deformacije koristi se uz modeliranje od gline ili plastelina te u tehničkim procesima kovanja i štancanja.

Vježba: Opišite koje vrste deformacija vidite na slici?

Elastična sila i Hookeov zakon

Veličina elastične sile ovisi i o veličini deformacije kojoj je tijelo podvrgnuto. Stoga su deformacija i elastična sila usko povezane. Ako je jedna vrijednost promijenjena, to znači da je došlo do promjena u drugoj.

Stoga, ako znamo deformaciju tijela, onda možemo izračunati elastičnu silu koja je nastala u ovom tijelu. Obrnuto, ako poznajemo silu elastičnosti, lako možemo odrediti stupanj deformacije tijela.

Kada, primjerice, uzmete oprugu i na nju objesite utege iste mase, možete vidjeti da se sa svakim sljedećim visećim opterećenjem opruga sve više rasteže. I primijetite da što je ova opruga više deformirana, elastična sila postaje veća.

A ako uzmemo u obzir činjenicu da utezi imaju istu masu, onda ih vješajući jedan po jedan, možete vidjeti da se sa svakim novim ovjesom duljina opruge povećava za točno isti iznos.

Da biste pronašli odnos između elastične sile i deformacije elastičnog tijela, morate koristiti formulu koju je otkrio poznati engleski znanstvenik Robert Hooke.

Znanstvenik je uspostavio jednostavan odnos između povećanja duljine tijela i elastične sile koja je uzrokovana tim produljenjem.

U ovoj formuli delta označava promjene koje se događaju u vrijednosti.

Hookeov zakon kaže da je za male deformacije elastična sila izravno proporcionalna produljenju tijela.

To jest, što se više deformacija pojavljuje, to je veća elastična sila koju možemo primijetiti.

No, također treba napomenuti da Hookeov zakon vrijedi samo tamo gdje je prisutna elastična deformacija.

Sila elastičnosti u prirodi

Sila elastičnosti igra prilično značajnu ulogu u prirodi. Doista, samo zahvaljujući ovoj sili, tkiva biljaka, životinja i ljudi mogu izdržati ogromna opterećenja i istodobno se ne slomiti ili srušiti.

Vjerojatno ste više puta vidjeli takvu sliku kako se biljke savijaju pod naletom vjetra ili se grane drveća savijaju pod teretom snijega, a kao rezultat djelovanja elastične sile vraćaju se u prethodni oblik.

Također, svatko od vas mogao je promatrati kako su se pod naletom jakog orkanskog vjetra lomile grane drveća. A takav rezultat možemo promatrati kada djelovanje sile vjetra premašuje elastične sile samog stabla.

Sva tijela na Zemlji sposobna su izdržati silu atmosferskog tlaka samo zbog sile elastičnosti. Stanovnici dubokih voda u stanju su izdržati još veća opterećenja. Stoga možemo doći do logičnog zaključka da samo zahvaljujući sili elastičnosti svi živi organizmi u prirodi imaju priliku ne samo podnijeti mehanička opterećenja, već i zadržati svoj oblik netaknutim.

Jata ptica koje sjede na granama drveća, grozdovi obješeni na grmlju, ogromne snježne kape na smrekovim šapama - to je jasna demonstracija sila elastičnosti u prirodi.

Čuveni Hookeov zakon vrijedi u gotovo svim područjima našeg života. Bez toga je nemoguće u svakodnevnom životu ili u arhitekturi. Ovaj zakon se koristi u izgradnji kuća i automobila. Ego se čak koristi u trgovanju.

Ali, vjerojatno, nije svatko od vas mogao zamisliti da se sila elastičnosti može primijeniti u cirkuskoj areni. Još u pretprošlom stoljeću u poznatom Franconijevom cirkusu demonstriran je broj pod nazivom “Bomb Man”.

Za to je u cirkuskoj areni postavljen ogroman top iz kojeg je ispaljen čovjek. Publika je bila šokirana ovom brojkom, jer nije sumnjala da je hitac ispaljen ne barutnim plinovima, već uz pomoć opruge. U cijev pištolja postavljena je snažna elastična opruga, a nakon naredbe "molim!" iz njuške, proljeće je bacilo umjetnika u arenu. Pa, tutnjava, dim i vatra samo su pojačali učinak ove brojke i prestrašili publiku.

Predmeti > Fizika > Fizika 7. razred

I ostani kod kuće. Ali ako ne znate Hookeov zakon, bolje je ni ne izlaziti. Pogotovo ako idete na ispit iz fizike.

Ovdje otklanjamo praznine u znanju i otkrivamo kako riješiti probleme o elastičnoj sili i primjeni Hookeovog zakona. A za koristan bilten za studente, dobrodošli na naš telegram kanal.

Elastična sila i Hookeov zakon: definicije

Sila elastičnosti je sila koja sprječava deformacije i nastoji vratiti izvorni oblik i dimenzije tijela.

Primjeri djelovanja elastične sile:

• opruge su stisnute i otpuštene u madracu;
• mokro rublje njiše se na nategnutom užetu;
• strijelac povlači tetivu da ispali strijelu.

Najjednostavnije deformacije su vlačne i tlačne deformacije.

Hookeov zakon:

Deformacija koja nastaje u elastičnom tijelu pod djelovanjem vanjske sile proporcionalna je veličini te sile.

Koeficijent k je krutost materijala.

Postoji još jedna formulacija Hookeovog zakona. Uvedemo pojam relativne deformacije "epsilon" i naprezanja materijala "sigma":

S je površina poprečnog presjeka deformabilnog tijela. Tada će se Hookeov zakon napisati na sljedeći način: relativna deformacija proporcionalna je naprezanju.

Ovdje je E Youngov modul, koji ovisi o svojstvima materijala.

Hookeov zakon eksperimentalno je otkrio 1660. Englez Robert Hooke.

Pitanja o sili elastičnosti i Hookeovom zakonu

Pitanje 1. Koje su deformacije?

Odgovor. Osim najjednostavnijih vlačnih i tlačnih deformacija, postoje složene deformacije torzije i savijanja. Također se razlikuju reverzibilne i nepovratne deformacije.

2. pitanje. U kojim slučajevima vrijedi Hookeov zakon za elastične šipke?

Odgovor. Za elastične šipke (za razliku od elastičnih tijela) Hookeov zakon se može primijeniti pri malim deformacijama, kada vrijednost epsilona ne prelazi 1%. Pri velikim deformacijama dolazi do pojave fluidnosti i nepovratnog razaranja materijala.

3. pitanje. Koji je smjer elastične sile?

Odgovor. Sila elastičnosti je usmjerena u smjeru suprotnom od smjera gibanja čestica tijela tijekom deformacije.

4. pitanje. Koja je priroda elastične sile?

Odgovor. Sila elastičnosti, kao i sila trenja, je elektromagnetska sila. Nastaje zbog interakcije između čestica deformabilnog tijela.

Pitanje 5.Što određuje koeficijent krutosti k? Youngov modul E?

Odgovor. Koeficijent krutosti ovisi o materijalu tijela, kao io njegovom obliku i dimenzijama. Youngov modul ovisi samo o svojstvima materijala tijela.

Problemi elastične sile i Hookeov zakon s rješenjima

Usput! Popust za naše čitatelje 10% na bilo kakvu vrstu posla.

Zadatak broj 1. Proračun elastične sile

Stanje

Jedan kraj žice je čvrsto fiksiran. Kojom silom treba povući drugi kraj da se žica rastegne 5 mm? Krutost žice je poznata i jednaka je 2*10^6 N/m2.

Riješenje

Napišimo Hookeov zakon:

Prema trećem Newtonovom zakonu:

Odgovor: 10 kN.

Zadatak broj 2. Pronalaženje krutosti opruge

Stanje

Opruga krutosti 100 N/m prerezana je na dva dijela. Kolika je krutost svake opruge?

Riješenje

Po definiciji, krutost je obrnuto proporcionalna duljini. S istom silom F, nerazrezana opruga će se rastegnuti za x, a odrezana za x1=x/2.

Odgovor: 200 N/m

Kod istezanja opruge u njezinim zavojnicama dolazi do složenih deformacija torzije i savijanja, ali ih ne uzimamo u obzir pri rješavanju problema.

Zadatak broj 3. Pronalaženje akceleracije tijela

Stanje

Tijelo mase 2 kg vuče se uz glatku vodoravnu površinu uz pomoć opruge koja se pri kretanju rasteže za 2 cm.. Krutost opruge je 200 N/m. Odredite akceleraciju kojom se tijelo giba.

Riješenje

Za silu koja se primjenjuje na tijelo i tjera ga da se kreće, možete uzeti silu elastičnosti. Newtonov drugi zakon i Hookeov zakon:

Odgovor: 2 m/s^2.

Zadatak broj 4. Pronalaženje krutosti opruge iz grafa

Stanje

Na grafikonu je prikazana ovisnost modula elastičnosti o produljenju opruge. Pronađite krutost opruge.

Riješenje

Zapamtite da je krutost jednaka omjeru sile i produljenja. Prikazana ovisnost je linearna. U bilo kojoj točki na pravci, omjer ordinate F i apscise x daje rezultat od 10 N/m.

Odgovor: k=10 N/m.

Zadatak broj 5. Određivanje energije deformacije

Stanje

Da bi se opruga stisnula za x1=2 cm potrebno je primijeniti silu od 10 N. Odrediti energiju elastične deformacije opruge kada se stisne za x2=4 cm iz nedeformiranog stanja.

Riješenje

Energija komprimirane opruge je:

Odgovor: 0,4 J

Trebate pomoć u rješavanju problema? Kontaktirajte je na

Zašto tijela na tlu (kuće, drveće, ti i ja) ne padaju kroz njega, iako na njih djeluje gravitacija? Zašto rastegnuta opruga ili luk imaju tendenciju da povrate svoj oblik? Na ova i mnoga pitanja možete dati odgovore upoznajući se u ovoj lekciji s drugom vrstom sile - silom elastičnosti.

Već znate da sva tijela na površini Zemlje doživljavaju njezinu privlačnost. Na bilo koje tijelo koje se nalazi na površini Zemlje ili blizu nje, djeluje sila gravitacije. Pahulja koja pada s neba kreće se prema Zemlji. Ali, padajući na krov, zaustavlja svoje kretanje. Dakle, nešto sprječava da se pahulja pomakne prema dolje.

Riža. 1. Pahulja koja pada s neba, pada na krov, zaustavlja svoje kretanje

Što sprječava da se pahulja i cijela debljina snijega na krovu pod utjecajem gravitacije pomaknu prema središtu Zemlje? Odgovor: sila koja na njega djeluje sa strane krova sprječava da se snijeg nastavi kretati. Ta je sila usmjerena u smjeru suprotnom od smjera gravitacije, a brojčano mu je jednaka. Kompenzira silu gravitacije, a snijeg se ponaša kao da na njega ne djeluju nikakva tijela. U skladu s već poznatim zakonom inercije, miruje.

Riža. 2. Sila elastičnosti kompenzira silu gravitacije

Razmotrimo još jedan primjer kompenzacije gravitacije. Horizontalno smještena čelična traka pričvršćena je s obje strane u tronošce. Ako stavite opterećenje na ovaj remen, remen će početi propadati kako se teret pomiče prema dolje. Traka je deformirana. I pri određenoj količini deformacije trake, opterećenje prestaje. Teret se pomiče prema dolje sve dok sila koja na njega djeluje iz čelične trake ne uravnoteži silu gravitacije.

Riža. 3. Zakrivljeni pojas djeluje na teret silom koja uravnotežuje gravitaciju tereta

Sila koja nastaje kada se tijelo deformira naziva se elastična sila.

Deformacije se razlikuju po prirodi promjene oblika tijela. To je savijanje, istezanje, kompresija, torzija itd.

Riža. 4. Klasifikacija deformacija prema prirodi promjene oblika tijela

Osim toga, deformacija je podijeljena u dvije vrste - elastična i plastična. Nakon elastične deformacije tijelo potpuno vraća svoj izvorni oblik i dimenzije.

Riža. 5. Primjer elastične deformacije

Nakon plastične deformacije tijelo u potpunosti zadržava novostečeni oblik i dimenzije.

To se događa, na primjer, kada se skulptura od gline ili plastelina. Plastična deformacija se koristi u inženjerstvu u procesima kao što su kovanje i štancanje.

Riža. 6. Primjer plastične deformacije

Razlog za nastanak elastične sile je promjena udaljenosti između molekula tijekom deformacije i, sukladno tome, promjena sila međumolekularne interakcije.

"Interakcija molekula u napetosti" S povećanjem međumolekularne udaljenosti smanjuju se sile međumolekulskog privlačenja i odbijanja - samo sile privlačenja sporije opadaju od sila odbijanja, stoga postoje ukupne sile i , koje su usmjerene prema međumolekularnim silama privlačenja. Riža. 7. Interakcija molekula u napetosti

"Interakcija molekula tijekom kompresije" Sa smanjenjem međumolekularne udaljenosti rastu sile međumolekulskog privlačenja i odbijanja - samo sile privlačenja rastu sporije od sila odbijanja, dakle, postoje ukupne sile i , koje su usmjerene prema međumolekularnim silama odbijanja. Riža. 8. Interakcija molekula tijekom kompresije

Ako tijelo rastegnemo, tada se razmak između njegovih molekula povećava, što znači da se povećava sila međumolekularne privlačnosti. Ako tijelo pokušamo stisnuti, na taj način pokušavamo smanjiti razmak između molekula, a onda se sile međumolekularnog odbijanja povećavaju.

Riža. 9. Kada se rastegne, razmak između molekula tijela se povećava

Riža. 10. Kada se stisne, udaljenost između molekula tijela se smanjuje

Deformacija tijela je najčešće vrlo mala i nije izravno vizualno uočljiva. Dakle, kada tijelo stoji na osloncu (npr. na stolu), deformacija stola se ne vidi, ali je upravo to razlog da je tijelo nepomično, iako na njega djeluje gravitacija.

Mnogo je lakše proučavati elastičnu silu kada je deformacija jasno vidljiva i lako mjerljiva. Tako se, na primjer, događa kada su opruge rastegnute. Ako se jedan, dva, tri utega uzastopno objese na oprugu, čiji je gornji kraj fiksiran, onda se vidi da se deformacija opruge povećava, a posljedično i raste elastična sila.

Riža. 11. Povećava se deformacija opruge, a raste i elastična sila

Engleski fizičar Robert Hooke prvi je ustanovio ovisnost veličine elastične sile o deformaciji koja ju je uzrokovala.

Riža. 12. Robert Hooke (1635.-1703.)

Hooke je otkrio da između produljenja tijela (povećanje njegove duljine l prema ∆ l) i pojavom elastične sile uzrokovane tim izduženjem, postoji jednostavna veza. Ovdje se grčko slovo ∆(delta) koristi za označavanje promjene veličine l.

Pri malim deformacijama, elastična sila je izravno proporcionalna produljenju tijela:

Ova izjava se zove Hookeov zakon. Vrijedi samo za elastičnu deformaciju. Koeficijent k naziva se koeficijent krutosti tijela. Mjeri se u N/m (njutna po metru).

Riža. 13. Dvije opruge različite krutosti

Na slici su prikazane dvije opruge koje su imale istu duljinu prije vješanja utega. Ali desna opruga pod djelovanjem utega produljila se više od lijeve opruge pod djelovanjem istih utega. To znači da je koeficijent krutosti ovih opruga različit.

U obje opruge sila elastičnosti je ista. A ako se desna opruga produljila više od lijeve, tada je u skladu s Hookeovim zakonom njezin koeficijent krutosti manji.

Koeficijent krutosti opisuje elastična svojstva tijela. Ovisi o obliku i veličini tijela, kao i o materijalu od kojeg je izrađena.

Doznali smo da se pod vanjskim utjecajem na tijelo u njemu događaju promjene na međumolekularnoj razini: deformacija dovodi do promjene udaljenosti između molekula. Postoje razne vrste deformacija. Sila koja se javlja tijekom deformacije naziva se elastična sila. Pri malim vlačnim (tlačnim) naprezanjima, elastična sila je izravno proporcionalna produljenju tijela.

1. Peryshkin A.V. Fizika. 7 ćelija - 14. izd., stereotip. - M.: Drfa, 2010.
2. Peryshkin A.V. Zbirka zadataka iz fizike, 7 - 9 ćelija: 5. izd., stereotip. - M: Izdavačka kuća Exam, 2010.
3. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Zbirka zadataka iz fizike za 7. - 9. razred obrazovnih ustanova. - 17. izd. - M.: Prosvjeta, 2004.

1. Internetski portal "files.school-collection.edu.ru" ()
2. Internetski portal "files.school-collection.edu.ru" ()

Domaća zadaća

Lukashik V.I., Ivanova E.V. Zbirka zadataka iz fizike za 7. - 9. razred broj 326 - 332.