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.
Они могут очень сильно отличаться между собой: одни из них – настоящие гиганты, другие – крошечные карлики, едва заметные глазу, но всех их объединяет одно – общее строение...
26 04 2024 17:13:16
Они велись монахами во Франкской империи...
25 04 2024 15:40:31
В античной истории особе место занимает крито-микенский период Древней Греции...
24 04 2024 16:59:31
В биографии Вагнера имеется немало достижений...
21 04 2024 14:46:17
Большая его часть находится в экваториальном поясе, субтропиках и тропиках...
20 04 2024 12:18:33
Так какими же свойствами обладает этот газ, и каковы области его применения? ...
19 04 2024 1:48:22
Расположен он на северо-западе России, в устье реки Невы и на побережье Финского залива...
18 04 2024 2:15:27
Их связывают политические и экономические отношения, географическое разделение труда и прочие факторы...
17 04 2024 4:39:31
Родился Никола Тесла в селе Смиляны в Австро-Венгрии в семье священника...
16 04 2024 7:55:24
Объясняет причину неоднородности распределения солей в акваториях...
15 04 2024 19:34:20
Преобладание равнинного рельефа и большая протяженность территории делает зональность ярко выраженной...
14 04 2024 17:34:29
Творчество Баха включает в себя более 1000 произведений различных жанров...
13 04 2024 14:18:22
Они имеют строгую географическую привязку по широте (есть природные зоны высоких широт и низких широт) и обладают рядом уникальных хаpaктеристик...
10 04 2024 5:46:13
Какие же главные отрасли топливной промышленности выделяют , и насколько развиты они в России? ...
09 04 2024 20:12:43
В данной статье в таблице приведены особенности использования личных местоимений с наглядными примерами...
08 04 2024 19:15:12
Большая территория империи определила разнообразие климатических особенностей и природных условий, благодаря которым стало возможным становление и развитие древнего государства...
06 04 2024 16:46:22
При однородных члeнах предложения может употрeблляться обобщающее слово, выражающее их общее значение...
05 04 2024 4:10:33
Мы слышим о них по телевидению, радио, читаем в газетах...
04 04 2024 8:55:44
Земледелие Северной Америки очень развито, особенно это видно по таким развитым странам, как Канада и Соединенный Штаты Америки...
02 04 2024 7:32:33
При этом общество не стоит на месте, оно подвержено постоянным изменениям, развитию...
01 04 2024 5:58:17
Известен как мастер “пейзажных настроений”...
31 03 2024 15:26:19
Указывает на отличительные черты, которые отличают государства региона от остальных европейских государств...
30 03 2024 0:54:53
При рождении он получил имя Чарльз Листон...
29 03 2024 20:27:28
Она уникальна тем, что лежит во всех климатических поясах кроме экваториального...
28 03 2024 13:42:20
Это были военно-колонизаторские войны в странах Ближнего Востока под религиозными лозунгами борьбы христиан против «неверных», то есть мусульман...
26 03 2024 18:56:14
Оно состоит из представителей самых различных рас, которые в разные периоды истории осваивали этот континент...
25 03 2024 8:21:59
Но потом боги покинули Египет, оставив на своем месте фараонов – своих сыновей...
24 03 2024 5:29:20
Наиболее известен как 46-летний чемпион в категории тяжелого веса...
21 03 2024 17:58:48
По мнению ученых, Карл родился 2 апреля 742 года...
20 03 2024 9:54:30
Находится она на юго-западе России и имеет форму квадрата с длиной стороны более 400 км...
19 03 2024 19:57:39
Здесь вы узнаете, какие падежные окончания имеют существительные данного типа склонений, найдёте примеры к различным числовым формам...
18 03 2024 14:19:47
Биография Горана Иванешевича наиболее известна как биография чемпиона Уимблдона 2001 года...
17 03 2024 19:36:12
Во всем мире геологи занимаются поиском новых месторождений минеральных ресурсов...
15 03 2024 23:44:13
Содержит информацию о политическом устройстве страны...
14 03 2024 20:58:27
Богатый органическим веществом – гумусом – он создает оптимальные условия для полноценного роста и развития всех видов растений...
12 03 2024 11:38:23
Все они относятся к бассейнам трех океанов, которые омывают материк, – Атлантического океана, Тихого океана и Северного Ледовитого океана...
10 03 2024 11:58:26
С их помощью можно развить различные отрасли промышленности, модернизировать социальную сферу...
08 03 2024 2:30:37
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 ::