ЯК визначити силу пружності :: Природничі науки

У результаті деформації фізичного тіла завжди виникає сила, яка їй протидіє, прагнучи повернути тіло в початкове положення. Визначити цю силу пружності у найпростішому випадку можна за законом Гука.

Інструкція

Сила пружності, діюча на деформоване тіло, виникає як наслідок електромагнітної взаємодії між його атомами. Існують різні види деформації: стиснення / розтягування, зрушення, вигин. Під впливом зовнішніх сил різні частини тіла рухаються по-різному, звідси спотворення і сила пружності, яка спрямована в бік колишнього стану.

Деформація розтягу / стиску характеризується напрямом зовнішньої сили уздовж осі предмета. Це може бути стрижень, пружина, стовп, колона й інше тіло, що має довгу форму. При спотворенні змінюється поперечний переріз, а сила пружності пропорційна взаємному зсуву частинок тіла: Fупр = -k •? x.

Ця формула називається законом Гука, проте застосовується вона не завжди, а лише при відносно малих значеннях? Х. Величина k називається жорсткістю і виражається в Н / м. Цей коефіцієнт залежить від вихідного матеріалу тіла, а також форми і розмірів, він пропорційний поперечному перерізу.

При деформації зсуву об'єм тіла не змінюється, але його шари змінюють своє положення відносно один одного. Сила пружності дорівнює добутку коефіцієнта пружності при зсуві, що знаходиться в прямій залежності від поперечного перерізу тіла, на величину кута між віссю і дотичною, в напрямку якої діє зовнішня сила: Fупр = D • ?.

Вигин є більш складним видом деформації, він полягає у впливі сили на внутрішню поверхню тіла, при цьому його кінці фіксуються на основах. Прикладом може служити металева балка в складі будівельної конструкції. Сила пружності в цьому випадку називається силою реакції опори і по модулю дорівнює силі тяжіння, якщо немає додаткової зовнішньої сили: Fупр = -m • g.

Деформація буває пружною і пластичної. При пружному спотворенні тіло швидко приймає колишню форму після припинення дії зовнішньої сили, а при пластичній цього не відбувається. Це залежить від величини впливу, але більшою мірою від матеріалу, з якого зроблено тіло. Наприклад, пластилін здатний прийняти будь-яку форму, а гума повернеться в первинний стан (при нормальній температурі).