Закон Гука – формула и определение силы упругости, как формулируется
Определение и формула закона Гука
Формулировка этого закона выглядит следующим образом: сила упругости, которая появляется в момент деформации тела, пропорциональна удлинению тела и направлена противоположно движению частиц этого тела относительно других частиц при деформации.
Математическая запись закона выглядит так:
Рис. 1. Формула закона Гука
где Fупр – соответственно сила упругости, x – удлинение тела (расстояние, на которое изменяется исходная длина тела), а k – коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. Сила измеряется в Ньютонах, а удлинение тела – в метрах.
Для раскрытия физического смысла жесткости, нужно в формулу для закона Гука подставить единицу, в которой измеряется удлинение – 1 м, заранее получив выражение для k.
Рис. 2. Формула жесткости тела
Эта формула показывает, что жесткость тела численно равна силе упругости, которая возникает в теле (пружине), когда оно деформируется на 1 м. Известно, что жесткость пружины зависит от ее формы, размера и материала, из которого произведено данное тело.
Сила упругости
Теперь, когда известно, какая формула выражает закон Гука, необходимо разобраться в его основной величине. Основной величиной является сила упругости. Она появляется в определенный момент, когда тело начинает деформироваться, например, когда пружина сжимается или растягивается. Она направлена в обратную сторону от силы тяжести. Когда сила упругости и сила тяжести, действующие на тело, становятся равными, опора и тело останавливаются.
Деформация – это необратимые изменения, происходящие с размерами тела и его формой. Они связанны с перемещением частиц относительно друг друга. Если человек сядет в мягкое кресло, то с креслом произойдет деформация, то есть изменятся его хаpaктеристики. Она бывает разных типов: изгиб, растяжение, сжатие, сдвиг, кручение.
Так как сила упругости относится по своему происхождению к электромагнитным силам, следует знать, что возникает она из-за того, что молекулы и атомы – наименьшие частицы, из которых состоят все тела, притягиваются друг другу и отталкиваются друг от друга. Если расстояние между частицами очень мало, значит, на них влияет сила отталкивания. Если же это расстояние увеличить, то на них будет действовать сила притяжения. Таким образом, разность сил притяжения и сил отталкивания проявляется в силах упругости.
Сила упругости включает в себя силу реакции опоры и вес тела. Сила реакции представляет особый интерес. Это такая сила, которая действует на тело, когда его кладут на какую-либо поверхность. Если же тело подвешено, то силу, действующую на него, называют, силой натяжения нити.
Особенности сил упругости
Как мы уже выяснили, сила упругости возникает при деформации, и направлена она на восстановление первоначальных форм и размеров строго перпендикулярно к деформируемой поверхности. У сил упругости также есть ряд особенностей.
- они возникают во время деформации;
- они появляются у двух деформируемых тел одновременно;
- они находятся перпендикулярно поверхности, по отношению к которой тело деформируется.
- они противоположны по направлению смещению частиц тела.
Применение закона на пpaктике
Закон Гука применяется как в технических и высокотехнологичных устройствах, так и в самой природе. Например, силы упругости встречаются в часовых механизмах, в амортизаторах на трaнcпорте, в канатах, резинках и даже в человеческих костях. Принцип закона Гука лежит в основе динамометра – прибора, с помощью которого измеряют силу.
Рис. 3. Динамометр
Что мы узнали?
Статья подробно знакомит учащихся с материалом о том, как формулируется обобщенный закон Гука, который изучают в 7 классе, и его основной величине – силе упругости.
Родился Рузвельт в весьма влиятельной семье предпринимателя...
19 04 2024 3:30:46
Именно здесь находится рубеж, отделяющий Европу от Азии...
18 04 2024 8:39:15
Чтобы дать полную информацию о континенте, необходимо составить план описания Северной Америки...
17 04 2024 0:43:17
Материковая — это суша и на ней есть горы, равнины и низменности – их видно и всегда можно по ним пройти...
16 04 2024 9:30:57
Безработные люди не имеют возможности обеспечивать себя и свою семью, приобретать товары, платить налоги, что не может не беспокоить государство, которое стремится решить эту проблему...
15 04 2024 5:55:11
Их роль в природе и для человека очень велика: они очищают воздух и снабжают его кислородом, служат пищей, дают сырье, являются источником энергии...
14 04 2024 17:36:28
Родился Николай 10 ноября 1908 года в Киеве в семье актера...
12 04 2024 11:20:53
Она также стала ответом на Вторую мировую войну...
11 04 2024 12:53:50
Разделяясь на общее, тяжелое и среднее, машиностроение распределено по регионам неравномерно...
09 04 2024 22:32:25
07 04 2024 21:44:45
Благодаря им человек может выразить любую мысль, передать гамму эмоций, чувств, настроений...
06 04 2024 14:30:31
Она присутствует у всех организмов...
05 04 2024 12:13:53
Он является всемирно известным драматургом, поэтом и писателем...
04 04 2024 6:17:26
Одинаково ли развиваются общества в разных странах и как преодолеть проблемы, существующие в отношениях людей? Попробуем разобраться в этом и узнаем кратко о динамике общественного развития...
03 04 2024 3:27:38
Биография Бернини считается историей одной из лидирующих фигур в итальянском барокко...
02 04 2024 2:43:52
Они и являются главными «виновниками» грамматических трудностей...
01 04 2024 8:17:57
Оно формировалось и развивалось на протяжении большого промежутка времени и являлось фундаментом римской и современной культуры...
31 03 2024 3:34:14
) – выдающийся английский ученый, один из создателей классической физики...
30 03 2024 19:59:31
29 03 2024 20:17:13
Основная функция нервной системы – управление жизнедеятельностью всего организма...
28 03 2024 16:38:51
Родился Рафаэль 24 марта 1483 года в Урбино, Италия...
27 03 2024 18:53:30
Приводятся хаpaктеристики стран по степени экономического развития...
26 03 2024 4:59:37
В школьной программе изучение этой темя происходит наиболее активно в 4-6 классе...
25 03 2024 13:32:15
Современную жизнь уже трудно представить без автотрaнcпорта...
24 03 2024 15:43:46
Современное положение таково, что в этом регионе есть государства с двумя формами правления – республика и монархия...
23 03 2024 0:49:44
Когда именно возникла речь у человеческого рода, сказать трудно...
20 03 2024 17:23:38
Природные зоны Северного полушария закономерно сменяют друг друга в широтном направлении от полюсов к экватору точно так же, как и природные зоны Южного полушария...
19 03 2024 21:47:31
Уоррен Эдвард Спэн запомнился как эффектный питчер высшей школы бейсбола...
18 03 2024 23:59:27
Был причислен к лику святых...
17 03 2024 4:24:58
В статье приведены некоторые статистические данные, которые указывают на факторы определяющие такое явление как старение нации...
16 03 2024 2:56:36
Трижды в биографии Рене Лакоста был выигран чемпионат Франции в одиночном разряде: в 1925, 1927, 1929 годах...
15 03 2024 20:18:46
Человек, появившийся в природе пpaктически последним среди других классов живых существ, стал изменять все вокруг себя...
14 03 2024 21:52:21
При рождении в биографии Сэмми Боу было получено имя Сэмюэль Адриан Боу...
13 03 2024 11:43:13
Главным объектом изучения являются различные геосферы и геосистемы...
12 03 2024 14:19:40
Указывает на его основные отраслевые направления...
11 03 2024 21:41:29
Его изучение началось еще в Древней Греции, когда к строению атома было приковано внимание не только ученых, но и философов...
09 03 2024 6:23:41
Известными представителями паукообразных являются клещи, пауки и скорпионы...
08 03 2024 17:56:37
Такие города называют миллионерами...
07 03 2024 19:11:10
И действительно 17 столетие на Руси «пестрит» бунтами, крестьянскими и городскими восстаниями...
04 03 2024 4:23:31
Главным объектом изучения являются различные геосферы и геосистемы...
03 03 2024 8:50:21
В данной статье в таблице приведены основные виды наречий с вопросами и примерами...
02 03 2024 14:34:16
Большое значение в развитии экономико-географического положения региона играют минеральные, лесные и водные ресурсы...
01 03 2024 17:48:41
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 :: Знания -10 :: Знания -11 :: Знания -12 :: Знания -13 :: Знания -14 :: Знания -15 :: Знания -16 :: Знания -17 :: Знания -18 :: Знания -19 :: Знания -20 :: Знания -21 ::