Сила упругости

F упр mg Сила упругости – сила, возникающая при деформации тела и направленная противоположно направлению смещения частиц при деформации

Условия возникновения силы упругости - деформация деформацией Под деформацией понимают изменение объема или формы тела под действием внешних сил

Причины деформации При изменении расстояния между атомами изменяются силы взаимодействия между ними, которые стремятся вернуть тело в исходное состояния. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу.

Виды деформаций Упругие – исчезают после прекращения действия внешних сил: Пластические – не исчезают после прекращения действия внешних сил Примеры деформаций Растяжения и сжатия Сдвига Изгиба Кручения

Основные типы упругой деформации Растяжение и сжатие

Основные типы упругой деформации Сдвиг

Изгиб – сочетание растяжения и сжатия

Основные типы упругой деформации Кручение – сводится к сдвигу

От чего зависит сила упругости при растяжении? Сила упругости зависит от растяжения пружины

От чего зависит сила упругости? абсолютное растяжение или сжатие тела Δ l > 0, если растяжение Δ l < 0, если сжатие Δ l = м

Сила упругости прямо пропорциональна абсолютному удлинению (растяжению) тела

Формула закона Гука ( в проекции на ось Х) х = Δ - удлинение тела, k – коэффициент жесткости k = Н/м

Что называется жесткостью тела? Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала. Он численно равен силе упругости при растяжении тела на 1 м. При действии одной и той же силы на разные пружины они имеют разное абсолютное удлинение (сжатие), т.к. жесткость первой пружины больше жесткости второй (к1 > к2)

Графическое представление закона Гука tgα = к =F упр /Δ l tgα = к = Fупр / х

Определите жесткость пружины На графике отменим точку и опустим перпендикуляры на оси координат, запишем значения силы упругости Fx = 20 Н и абсолютного удлинения пружины Δ = 0,04 м и затем по формуле вычислим коэффициент жесткости к = 20 Н/ 0,04 м = 500 Н/ м

Закон Гука для малых упругих деформаций Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна его удлинению (сжатию) и направлена противоположно перемещению частиц тела при деформации

Закон Гука при изгибе Закон Гука можно обобщить и на случай более сложной деформации, например, деформации изгиба: сила упругости прямо пропорциональна прогибу стержня, концы которого лежат на двух опорах

Направление силы упругости: противоположно направлению перемещения частиц при деформации

В физике закон Гука принято записывать в другой форме Для этого введем две новые величины: относительное удлинение (сжатие) – ε и напряжение - σ Относительное удлинение (сжатие) – это изменение длины тела, отнесенное к единице длины. Оно равно отношению относительного удлинения тела (сжатия) к его первоначальной длине:

Механическое напряжение Механическое напряжение – это сила упругости, действующая на единицу площади. Оно равно отношению модуля силы упругости к площади поперечного сечения тела:

При упругой малой деформации механическое напряжение прямо пропорционально относительному удлинению (сжатию) тела Е Па где Е – модуль Юнга или модуль упругости, который измеряется в Па ( Е = σ / ε измеряется в тех же единицах, что напряжение)

Вывод закона Гука Е ε

Модуль упругости - Е Модуль Юнга зависит только от свойств материала и не зависит от размеров и формы тела. Модуль Юнга зависит только от свойств материала и не зависит от размеров и формы тела. Модуль Юнга показывает напряжение, которое необходимо приложить к телу, чтобы удлинить его в 2 раза. Модуль Юнга показывает напряжение, которое необходимо приложить к телу, чтобы удлинить его в 2 раза. Для различных материалов модуль Юнга меняется в широких пределах. Для стали, например, E 2·10 11 Н/м 2, а для резины E 2·10 6 Н/м 2. Для различных материалов модуль Юнга меняется в широких пределах. Для стали, например, E 2·10 11 Н/м 2, а для резины E 2·10 6 Н/м 2.

Механические свойства твердых тел Механическая характеристика ОбозначениеПояснения Предел пропорциональнос ти σ п наибольшее напряжение, до которого справедлив закон Гука Предел упругости σ уп наибольшее напряжение, при котором ещё не возникают заметные остаточные деформации Предел текучести σ т напряжение, при котором происходит рост остаточных деформаций образца при практически постоянной силе Предел прочности σ пч условное напряжение, соответствующее наибольшей силе, выдерживаемой образцом до разрушения

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ Вещество Предел прочности на растяжение σ пч, МПа Модуль упругости σ, ГПа Алюминий10070 Бетон4820 Вольфрам Гранит15049 Золото14079 Кварц73 Кирпич173 Лед110 Медь Мрамор14070 Олово2050 Свинец1516 Серебро14080 Сталь Стекло9050 Фарфор Цинк15080

Примеры сил упругости Сила натяжения приложена в точке контакта Сила упругости, которая возникает при натяжении подвеса (нити) называется силой натяжения нити и направлена вдоль нити (троса и т. п.)

Сила упругости, которая возникает при действии опоры на тело, называется силой реакции опоры и направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения тел

Динамометр В пределах применимости закона Гука пружины способны сильно изменять свою длину. Поэтому их часто используют для измерения сил. Пружину, растяжение которой проградуировано в единицах силы, называют динамометром

Что показывает динамометр 1 Н 2 Н 3 Н 2,5 Н

Виды динамометров

Итоги урока

Виды деформаций упругие неупругие - пластические

Когда справедлив закон Гука?

В какой пружине больше коэффициент жесткости? Чему они равны? В какой пружине больше коэффициент жесткости? Чему они равны? Ответ: к1 >к2; к1 = 2000 Н/кг, к2 = 500 Н/кг 1 2

Решите задачу Ответ: жесткость пружины равна 9,8 Н/м

Виды силы упругости

Какие деформации изображены?

Деформации в жизни