Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання
МЕХАНІКА
2. ОСНОВИ ДИНАМІКИ
2.2. СИЛИ В МЕХАНІЦІ
2.2.2. СИЛИ ПРУЖНОСТІ. ЗАКОН ГУКА. МЕХАНІЧНА НАПРУГА
Сили пружності – це сили, які виникають при деформації тіла і перешкоджають цій деформації.
Сили пружності спрямовані перпендикулярно до поверхні деформованого тіла (
) – наприклад, нормальна реакція опори (сила пружності підставки), або вздовж нитки (
) (рис. 28, а, б).
Рис. 28
Деформацією твердого
Розрізняють пружну і пластичну деформації.
Пружна деформація повністю зникає після припинення дії зовнішніх сил.
Пластична деформація не зникає після припинення дії зовнішніх сил.
У випадку пружної деформації модуль сили пружності визначається за законом Гука: сила пружності при пружній деформації прямо пропорційна абсолютному подовженню тіла і протилежно до нього напрямлена (рис. 29):
Рис. 29
Абсолютне подовження тіла (х) визначається різницею кінцевої
Тут k – коефіцієнт пружності, або жорсткості, залежить від геометричних розмірів тіла (S, l0) та виду речовини (Е) (S – площа поперечного перерізу, l0 – початкова довжина тіла, Е – модуль пружності, або модуль Юнга):
Одиниця жорсткості – ньютон на метр:
Модуль Юнга (модуль пружності) чисельно дорівнює механічній напрузі, яка виникає в тілі при подовженні тіла на величину початкової його довжини (l = 2l0).
Модуль Юнга характеризує опірність матеріалу пружної деформації розтягу або стиску.
Види пружної деформації
1. Деформація розтягу або стиску.
Закон Гука в цьому випадку має вигляд: механічна напруга (σ) при пружній деформації прямо пропорційна відносному подовженню тіла (ε) (рис. 30):
Рис. 30
Максимальна напруга, за якої ще виконується закон Гука, називається межею пропорційності (σn ).
Відносне подовження тіла (ε) – це величина, яка дорівнює відношенню абсолютного подовження (Δl) тіла до його початкової довжини (l0):
Механічна напруга (σ) – це відношення модуля сили пружності (Fпр) до площі поперечного перерізу (S) тіла (рис. 31):
Рис. 31
2. Деформація вигину та кручення (рис. 32, а).
3. Деформація зсуву (рис. 32, б).
Рис. 32
Сили пружності й тертя є проявом електромагнітних сил.
(2 votes, average: 2,50 out of 5)