Ποιες είναι οι ελαστικές δυνάμεις; Αγοράστε ένα δίπλωμα τριτοβάθμιας εκπαίδευσης φθηνά. Ο λόγος για την ελαστική δύναμη

Η φύση, όντας μια μακροσκοπική εκδήλωση διαμοριακής αλληλεπίδρασης. Στην απλούστερη περίπτωση τάσης/συμπίεσης ενός σώματος, η ελαστική δύναμη κατευθύνεται αντίθετα από τη μετατόπιση των σωματιδίων του σώματος, κάθετα στην επιφάνεια.

Το διάνυσμα δύναμης είναι αντίθετο προς την κατεύθυνση της παραμόρφωσης του σώματος (μετατόπιση των μορίων του).

Ο νόμος του Χουκ

Στην απλούστερη περίπτωση μονοδιάστατων μικρών ελαστικών παραμορφώσεων, ο τύπος για την ελαστική δύναμη έχει τη μορφή:

,

όπου είναι η ακαμψία του σώματος, είναι το μέγεθος της παραμόρφωσης.

Στη λεκτική διατύπωσή του, ο νόμος του Χουκ ακούγεται ως εξής:

Η ελαστική δύναμη που προκύπτει κατά την παραμόρφωση ενός σώματος είναι ευθέως ανάλογη με την επιμήκυνση του σώματος και κατευθύνεται αντίθετα από την κατεύθυνση κίνησης των σωματιδίων του σώματος σε σχέση με άλλα σωματίδια κατά την παραμόρφωση.

Μη γραμμικές παραμορφώσεις

Καθώς η ποσότητα της παραμόρφωσης αυξάνεται, ο νόμος του Hooke παύει να ισχύει και η ελαστική δύναμη αρχίζει να εξαρτάται με πολύπλοκο τρόπο από το μέγεθος της έκτασης ή της συμπίεσης.

Ίδρυμα Wikimedia.

2010.

Δείτε τι είναι η «δύναμη ελαστικότητας» σε άλλα λεξικά:ελαστική δύναμη - elastic energy - Θέματα βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου Συνώνυμα elastic energy EN elastic energy ...

Δείτε τι είναι η «δύναμη ελαστικότητας» σε άλλα λεξικά:Οδηγός Τεχνικού Μεταφραστή - tamprumo jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vidinės kūno jėgos, veikiančios prieš jį deformuojančias išorines jėgas ir iš dlies ar visiškai atkurian ūrį ir (kietojo kūno) μορφή…

Δείτε τι είναι η «δύναμη ελαστικότητας» σε άλλα λεξικά: Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

- tamprumo jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: αγγλ. ελαστική δύναμη vok. elastische Kraft, f rus. ελαστική δύναμη, f; ελαστική δύναμη, f pranc. force élastique, f … Fizikos terminų žodynasΕΞΟΥΣΙΑ - η διανυσματική ποσότητα είναι ένα μέτρο της μηχανικής επίδρασης στο σώμα από άλλα σώματα, καθώς και της έντασης άλλων φυσικών δυνάμεων. διαδικασίες και πεδία. Οι δυνάμεις είναι διαφορετικές: (1) Γ. Αμπέρ, η δύναμη με την οποία (βλ.) δρα σε έναν αγωγό που φέρει ρεύμα. κατεύθυνση του διανύσματος δύναμης... ...

Μεγάλη Πολυτεχνική Εγκυκλοπαίδεια

Το ερώτημα "δύναμη" ανακατευθύνεται εδώ. δείτε επίσης άλλες έννοιες. Force Dimension LMT−2 SI units ... Wikipedia

Ουσιαστικό, ζ., χρησιμοποιημένος. μέγ. συχνά Μορφολογία: (όχι) τι; δύναμη, γιατί; δύναμη, (δείτε) τι; δύναμη, τι; με το ζόρι, για τι; Σχετικά με τη δύναμη? pl. Τι; δύναμη, (όχι) τι; δύναμη, τι; δύναμη, (δείτε) τι; δύναμη, τι; δυνάμεις, για τι; σχετικά με τις δυνάμεις 1. Η δύναμη είναι η ικανότητα των ζωντανών όντων... ... Επεξηγηματικό Λεξικό του Ντμίτριεφ

Ένας κλάδος της μηχανικής στον οποίο μελετώνται οι μετατοπίσεις, οι παραμορφώσεις και οι τάσεις που προκύπτουν σε ελαστικά σώματα σε ηρεμία ή σε κίνηση υπό την επίδραση φορτίου. Η βάση για τους υπολογισμούς της αντοχής, της παραμορφώσεως και της σταθερότητας στις κατασκευές, τις επιχειρήσεις, την αεροπορία και... Φυσική εγκυκλοπαίδεια

Ένας κλάδος της μηχανικής στον οποίο μελετώνται οι μετατοπίσεις, οι παραμορφώσεις και οι τάσεις που προκύπτουν σε ελαστικά σώματα σε ηρεμία ή σε κίνηση υπό την επίδραση φορτίου. U. t. τη βάση για τους υπολογισμούς αντοχής, παραμορφωσιμότητας και σταθερότητας στην κατασκευή. όντως...... Φυσική εγκυκλοπαίδεια

Κλάδος της μηχανικής (Βλ. Μηχανική) που μελετά τις μετατοπίσεις, τις παραμορφώσεις και τις τάσεις που προκύπτουν σε ελαστικά σώματα σε ηρεμία ή σε κίνηση υπό την επίδραση ενός φορτίου. U. t. Θεωρητική βάση για υπολογισμούς αντοχής, παραμόρφωσης και... ... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια

Βιβλία

• Δύναμη και παραμόρφωση. Applied Theory of Elasticity Volume 2, A. Feppl. ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΤΗΣ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑΣ ΤΗΣ ΡΩΣΙΚΗΣ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗΣ ΣΤΟΝ ΔΕΥΤΕΡΟ ΤΟΜΟ. Η έκδοση του δεύτερου τόμου του βιβλίου των A. Feppl και L. Feppl καθυστέρησε τόσο πολύ που οι αρχικές υποθέσεις περί τοποθέτησης σειράς...

Ορισμός

Η δύναμη που προκύπτει ως αποτέλεσμα της παραμόρφωσης ενός σώματος και προσπαθεί να το επαναφέρει στην αρχική του κατάσταση ονομάζεται ελαστική δύναμη.

Τις περισσότερες φορές συμβολίζεται $(\overline(F))_(upr)$. Η ελαστική δύναμη εμφανίζεται μόνο όταν το σώμα παραμορφωθεί και εξαφανίζεται εάν εξαφανιστεί η παραμόρφωση. Εάν, μετά την αφαίρεση του εξωτερικού φορτίου, το σώμα αποκαταστήσει πλήρως το μέγεθος και το σχήμα του, τότε μια τέτοια παραμόρφωση ονομάζεται ελαστική.

Ο σύγχρονος του I. Newton R. Hooke καθιέρωσε την εξάρτηση της ελαστικής δύναμης από το μέγεθος της παραμόρφωσης. Ο Χουκ αμφέβαλλε για την εγκυρότητα των συμπερασμάτων του για πολύ καιρό. Σε ένα από τα βιβλία του, έδωσε μια κρυπτογραφημένη διατύπωση του νόμου του. Που σήμαινε: «Ut tensio, sic vis» μεταφρασμένο από τα λατινικά: τέτοια είναι η έκταση, τέτοια είναι η δύναμη.

Ας εξετάσουμε ένα ελατήριο που υπόκειται σε μια δύναμη εφελκυσμού ($\overline(F)$), η οποία κατευθύνεται κάθετα προς τα κάτω (Εικ. 1).

Θα ονομάσουμε τη δύναμη $\overline(F\ )$ δύναμη παραμόρφωσης. Το μήκος του ελατηρίου αυξάνεται λόγω της επίδρασης της παραμορφωτικής δύναμης. Ως αποτέλεσμα, μια ελαστική δύναμη ($(\overline(F))_u$) εμφανίζεται το ελατήριο, εξισορροπώντας τη δύναμη $\overline(F\ )$. Εάν η παραμόρφωση είναι μικρή και ελαστική, τότε η επιμήκυνση του ελατηρίου ($\Delta l$) είναι ευθέως ανάλογη με τη δύναμη παραμόρφωσης:

\[\overline(F)=k\Delta l\αριστερά(1\δεξιά),\]

όπου ο συντελεστής αναλογικότητας ονομάζεται ακαμψία ελατηρίου (συντελεστής ελαστικότητας) $k$.

Η δυσκαμψία (ως ιδιότητα) είναι χαρακτηριστικό των ελαστικών ιδιοτήτων ενός σώματος που παραμορφώνεται. Η ακαμψία θεωρείται η ικανότητα του σώματος να αντιστέκεται σε εξωτερική δύναμη, η ικανότητα να διατηρεί τις γεωμετρικές του παραμέτρους. Όσο μεγαλύτερη είναι η ακαμψία του ελατηρίου, τόσο λιγότερο αλλάζει το μήκος του υπό την επίδραση μιας δεδομένης δύναμης. Ο συντελεστής ακαμψίας είναι το κύριο χαρακτηριστικό της ακαμψίας (ως ιδιότητα ενός σώματος).

Ο συντελεστής ακαμψίας του ελατηρίου εξαρτάται από το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο το ελατήριο και τα γεωμετρικά του χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, ο συντελεστής ακαμψίας ενός στριμμένου κυλινδρικού ελατηρίου, το οποίο τυλίγεται από ένα κυκλικό σύρμα, που υποβάλλεται σε ελαστική παραμόρφωση κατά μήκος του άξονά του μπορεί να υπολογιστεί ως:

όπου $G$ είναι ο συντελεστής διάτμησης (μια τιμή ανάλογα με το υλικό). $d$ - διάμετρος σύρματος. $d_p$ - διάμετρος πηνίου ελατηρίου. $n$ - αριθμός στροφών ελατηρίου.

Η μονάδα Διεθνούς Συστήματος Μονάδων (SI) για την ακαμψία διαιρείται με το Newton με το μέτρο:

\[\left=\αριστερά[\frac(F_(upr\ ))(x)\right]=\frac(\αριστερά)(\αριστερά)=\frac(N)(m).\]

Ο συντελεστής ακαμψίας είναι ίσος με την ποσότητα δύναμης που πρέπει να ασκηθεί στο ελατήριο για να αλλάξει το μήκος του ανά μονάδα απόστασης.

Τύπος ακαμψίας σύνδεσης ελατηρίου

Αφήστε τα $N$ ελατήρια να συνδεθούν σε σειρά. Τότε η ακαμψία ολόκληρης της σύνδεσης είναι:

\[\frac(1)(k)=\frac(1)(k_1)+\frac(1)(k_2)+\dots =\sum\limits^N_(\ i=1)(\frac(1) (k_i)\αριστερά(3\δεξιά),)\]

όπου $k_i$ είναι η ακαμψία του ελατηρίου $i-th$.

Όταν τα ελατήρια συνδέονται σε σειρά, η ακαμψία του συστήματος προσδιορίζεται ως εξής:

Παραδείγματα προβλημάτων με λύσεις

Παράδειγμα 1

Ασκηση.Ένα ελατήριο χωρίς φορτίο έχει μήκος $l=0,01$ m και ακαμψία ίση με 10 $\frac(N)(m).\ $Πόση θα είναι η ακαμψία του ελατηρίου και το μήκος του αν μια δύναμη $F$= 2 N εφαρμόζεται στο ελατήριο; Θεωρήστε ότι η παραμόρφωση του ελατηρίου είναι μικρή και ελαστική.

Διάλυμα.Η ακαμψία του ελατηρίου κατά τις ελαστικές παραμορφώσεις είναι σταθερή τιμή, που σημαίνει ότι στο πρόβλημά μας:

Για τις ελαστικές παραμορφώσεις, ο νόμος του Hooke ικανοποιείται:

Από το (1.2) βρίσκουμε την επέκταση του ελατηρίου:

\[\Δέλτα l=\frac(F)(k)\αριστερά(1.3\δεξιά).\]

Το μήκος του τεντωμένου ελατηρίου είναι:

Ας υπολογίσουμε το νέο μήκος του ελατηρίου:

Απάντηση. 1) $k"=10\ \frac(N)(m)$; 2) $l"=0,21$ m

Παράδειγμα 2

Ασκηση.Δύο ελατήρια με ακαμψίες $k_1$ και $k_2$ συνδέονται σε σειρά. Ποια θα είναι η επιμήκυνση του πρώτου ελατηρίου (Εικ. 3) εάν το μήκος του δεύτερου ελατηρίου αυξηθεί κατά $\Delta l_2$;

Διάλυμα.Εάν τα ελατήρια είναι συνδεδεμένα σε σειρά, τότε η δύναμη παραμόρφωσης ($\overline(F)$) που ενεργεί σε καθένα από τα ελατήρια είναι η ίδια, δηλαδή, μπορούμε να γράψουμε για το πρώτο ελατήριο:

Για τη δεύτερη άνοιξη γράφουμε:

Εάν οι αριστερές πλευρές των παραστάσεων (2.1) και (2.2) είναι ίσες, τότε οι δεξιές πλευρές μπορούν επίσης να εξισωθούν:

Από την ισότητα (2.3) παίρνουμε την επιμήκυνση του πρώτου ελατηρίου:

\[\Δέλτα l_1=\frac(k_2\Δέλτα l_2)(k_1).\]

Απάντηση.$\Delta l_1=\frac(k_2\Delta l_2)(k_1)$

Εσείς και εγώ γνωρίζουμε ότι εάν κάποια δύναμη ενεργήσει σε ένα σώμα, τότε το σώμα θα κινηθεί υπό την επίδραση αυτής της δύναμης. Για παράδειγμα, ένα φύλλο πέφτει στο έδαφος επειδή έλκεται από τη Γη. Αν όμως ένα φύλλο πέσει σε έναν πάγκο, δεν συνεχίζει να πέφτει και δεν πέφτει μέσα από τον πάγκο, αλλά είναι σε ηρεμία.

Και αν το φύλλο σταματήσει ξαφνικά να κινείται, σημαίνει ότι πρέπει να εμφανίστηκε μια δύναμη που εξουδετερώνει την κίνησή του. Αυτή η δύναμη δρα προς την αντίθετη κατεύθυνση από τη βαρύτητα της Γης και είναι ίση με αυτήν σε μέγεθος. Στη φυσική, αυτή η δύναμη που εξουδετερώνει τη δύναμη της βαρύτητας ονομάζεται ελαστική δύναμη.

Τι είναι η ελαστική δύναμη;

Το κουτάβι Antoshka λατρεύει να παρακολουθεί πουλιά.

Για ένα παράδειγμα που εξηγεί τι είναι η ελαστική δύναμη, ας θυμηθούμε τα πουλιά και το σχοινί. Όταν το πουλί κάθεται στο σχοινί, το στήριγμα, που προηγουμένως τεντώνεται οριζόντια, λυγίζει κάτω από το βάρος του πουλιού και τεντώνεται ελαφρά. Το πουλί κινείται πρώτα προς το έδαφος μαζί με το σχοινί και μετά σταματά. Και αυτό συμβαίνει όταν προσθέτετε ένα άλλο πουλάκι στο σχοινί. Και μετά άλλο ένα. Δηλαδή, είναι προφανές ότι όσο αυξάνεται η δύναμη στο σχοινί, αυτό παραμορφώνεται μέχρι τη στιγμή που οι δυνάμεις που εξουδετερώνουν αυτή την παραμόρφωση γίνονται ίσες με το βάρος όλων των πτηνών. Και τότε η κίνηση προς τα κάτω σταματά.

Όταν η ανάρτηση τεντώνεται, η ελαστική δύναμη είναι ίση με τη δύναμη της βαρύτητας, τότε η τάνυση σταματά.

Με απλά λόγια, η δουλειά της ελαστικότητας είναι να διατηρεί την ακεραιότητα των αντικειμένων που προσκρούουμε με άλλα αντικείμενα. Και αν η ελαστική δύναμη αποτύχει, τότε το σώμα παραμορφώνεται αμετάκλητα. Το σκοινί σπάει κάτω από την αφθονία του χιονιού, τα χερούλια της τσάντας σπάνε αν είναι υπερφορτωμένη με φαγητό, κατά τη διάρκεια μεγάλων συγκομιδών σπάνε τα κλαδιά της μηλιάς κ.ο.κ.

Πότε εμφανίζεται η ελαστική δύναμη; Αυτή τη στιγμή αρχίζει ο αντίκτυπος στο σώμα. Όταν το πουλί κάθισε στο σχοινί. Και εξαφανίζεται όταν το πουλί απογειώνεται. Όταν δηλαδή σταματήσει η κρούση. Το σημείο εφαρμογής της ελαστικής δύναμης είναι το σημείο στο οποίο συμβαίνει η κρούση.

Παραμόρφωση

Ελαστική δύναμη εμφανίζεται μόνο όταν τα σώματα παραμορφώνονται. Εάν η παραμόρφωση του σώματος εξαφανιστεί, τότε εξαφανίζεται και η ελαστική δύναμη.

Υπάρχουν παραμορφώσεις διαφορετικών τύπων: τάση, συμπίεση, διάτμηση, κάμψη και στρέψη.

Διατάσεις - ζυγίζουμε το σώμα σε μια ζυγαριά ελατηρίου ή μια συνηθισμένη ελαστική ταινία που τεντώνεται κάτω από το βάρος του σώματος

Συμπίεση - βάζουμε ένα βαρύ αντικείμενο στο ελατήριο

Διάτμηση - το έργο του ψαλιδιού ή ενός πριονιού, μια ξεχαρβαλωμένη καρέκλα, όπου το πάτωμα μπορεί να ληφθεί ως βάση και το κάθισμα ως το επίπεδο εφαρμογής του φορτίου.

Λυγίστε - τα πουλιά μας κάθισαν σε ένα κλαδί, μια οριζόντια μπάρα με μαθητές σε ένα μάθημα φυσικής αγωγής

Συνεχίζουμε την ανασκόπηση ορισμένων θεμάτων από την ενότητα «Μηχανική». Η σημερινή μας συνάντηση είναι αφιερωμένη στη δύναμη της ελαστικότητας.

Είναι αυτή η δύναμη που διέπει τη λειτουργία των μηχανικών ρολογιών και τα καλώδια των γερανών, των αμορτισέρ αυτοκινήτων και των σιδηροδρόμων εκτίθενται σε αυτήν. Δοκιμάζεται από μια μπάλα και μια μπάλα του τένις, μια ρακέτα και άλλο αθλητικό εξοπλισμό. Πώς προκύπτει αυτή η δύναμη και σε ποιους νόμους υπακούει;

Πώς δημιουργείται η ελαστική δύναμη;

Ένας μετεωρίτης πέφτει στο έδαφος υπό την επίδραση της βαρύτητας και... παγώνει. Γιατί; Εξαφανίζεται η βαρύτητα; Οχι. Η εξουσία δεν μπορεί απλώς να εξαφανιστεί. Τη στιγμή της επαφής με το έδαφος εξισορροπείται από μια άλλη δύναμη ίσης σε μέγεθος και αντίθετη σε κατεύθυνση.Και ο μετεωρίτης, όπως και άλλα σώματα στην επιφάνεια της γης, παραμένει σε ηρεμία.

Αυτή η δύναμη εξισορρόπησης είναι η ελαστική δύναμη.

Οι ίδιες ελαστικές δυνάμεις εμφανίζονται στο σώμα κατά τη διάρκεια όλων των τύπων παραμόρφωσης:

• διαστρέμματα?
• συμπίεση;
• αλλαγή;
• κάμψη;
• συστροφή.

Οι δυνάμεις που προκύπτουν από την παραμόρφωση ονομάζονται ελαστικές.

Η φύση της ελαστικής δύναμης

Ο μηχανισμός εμφάνισης ελαστικών δυνάμεων εξηγήθηκε μόλις τον 20ο αιώνα, όταν διαπιστώθηκε η φύση των δυνάμεων της διαμοριακής αλληλεπίδρασης. Οι φυσικοί τους αποκαλούσαν «γίγαντα με κοντά χέρια" Τι νόημα έχει αυτή η πνευματώδης σύγκριση;

Υπάρχουν δυνάμεις έλξης και απώθησης μεταξύ των μορίων και των ατόμων μιας ουσίας. Αυτή η αλληλεπίδραση οφείλεται στα μικροσκοπικά σωματίδια που περιλαμβάνονται στη σύνθεσή τους και φέρουν θετικά και αρνητικά φορτία. Αυτές οι δυνάμεις είναι αρκετά ισχυρές(εξ ου και η λέξη γίγαντας), αλλά εμφανίζονται μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις(με κοντά χέρια). Σε αποστάσεις ίσες με τρεις φορές τη διάμετρο του μορίου, αυτά τα σωματίδια έλκονται, «χαρούμενα» ορμώντας το ένα προς το άλλο.

Αλλά, έχοντας αγγίξει, αρχίζουν να απομακρύνονται ενεργά ο ένας από τον άλλο.

Με την εφελκυστική παραμόρφωση, η απόσταση μεταξύ των μορίων αυξάνεται. Οι διαμοριακές δυνάμεις τείνουν να το μειώνουν. Όταν συμπιέζονται, τα μόρια έρχονται πιο κοντά μεταξύ τους, γεγονός που δημιουργεί απώθηση μεταξύ των μορίων.

Και, δεδομένου ότι όλοι οι τύποι παραμορφώσεων μπορούν να περιοριστούν σε συμπίεση και τάση, η εμφάνιση ελαστικών δυνάμεων κάτω από οποιεσδήποτε παραμορφώσεις μπορεί να εξηγηθεί από αυτούς τους λόγους.

Νόμος που θεσπίστηκε από τον Χουκ

Ένας συμπατριώτης και σύγχρονος μελέτησε τις δυνάμεις της ελαστικότητας και τη σχέση τους με άλλα φυσικά μεγέθη. Θεωρείται ο ιδρυτής της πειραματικής φυσικής.

Επιστήμονας συνέχισε τα πειράματά του για περίπου 20 χρόνια.Διεξήγαγε πειράματα για την παραμόρφωση των ελατηρίων τάσης, κρέμοντας διάφορα φορτία από αυτά. Το αναρτημένο φορτίο προκάλεσε τέντωμα του ελατηρίου μέχρι η ελαστική δύναμη που προέκυψε σε αυτό να εξισορροπήσει το βάρος του φορτίου.

Ως αποτέλεσμα πολυάριθμων πειραμάτων, ο επιστήμονας καταλήγει στο συμπέρασμα: μια εφαρμοζόμενη εξωτερική δύναμη προκαλεί την εμφάνιση μιας ελαστικής δύναμης ίσης σε μέγεθος, που ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ο νόμος που διατύπωσε (νόμος του Χουκ) ακούγεται ως εξής:

Η ελαστική δύναμη που προκύπτει κατά την παραμόρφωση ενός σώματος είναι ευθέως ανάλογη με το μέγεθος της παραμόρφωσης και κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση των σωματιδίων.

Ο τύπος του νόμου του Χουκ είναι:

• F είναι ο συντελεστής, δηλαδή η αριθμητική τιμή της ελαστικής δύναμης.
• x - αλλαγή στο μήκος του σώματος.
• k είναι ο συντελεστής ακαμψίας, ανάλογα με το σχήμα, το μέγεθος και το υλικό του σώματος.

Το σύμβολο μείον δείχνει ότι η ελαστική δύναμη κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από τη μετατόπιση των σωματιδίων.

Κάθε φυσικός νόμος έχει τα δικά του όρια εφαρμογής. Ο νόμος που καθιέρωσε ο Hooke μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε ελαστικές παραμορφώσεις, όταν, μετά την αφαίρεση του φορτίου, το σχήμα και το μέγεθος του σώματος αποκαθίστανται πλήρως.

Σε πλαστικά σώματα (πλαστελίνη, υγρός πηλός) τέτοια αποκατάσταση δεν συμβαίνει.

Όλα τα στερεά έχουν ελαστικότητα στον ένα ή τον άλλο βαθμό.Το καουτσούκ κατέχει την πρώτη θέση όσον αφορά την ελαστικότητα, τη δεύτερη θέση -. Ακόμη και πολύ ελαστικά υλικά μπορούν να εμφανίσουν πλαστικές ιδιότητες κάτω από ορισμένα φορτία. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή σύρματος και την κοπή τμημάτων πολύπλοκων σχημάτων με ειδικές σφραγίδες.

Εάν διαθέτετε χειροκίνητη ζυγαριά κουζίνας (steelyard), τότε πιθανότατα να αναγράφεται πάνω της το μέγιστο βάρος για το οποίο έχει σχεδιαστεί. Ας πούμε 2 κιλά. Όταν κρεμάτε ένα βαρύτερο φορτίο, το ατσάλινο ελατήριο που βρίσκεται σε αυτά δεν θα ξαναβρεί ποτέ το σχήμα του.

Έργο ελαστικής δύναμης

Όπως κάθε δύναμη, η δύναμη της ελαστικότητας, ικανός να κάνει δουλειά.Και πολύ χρήσιμο. Αυτή προστατεύει το παραμορφώσιμο σώμα από την καταστροφή.Αν αποτύχει να το αντιμετωπίσει, επέρχεται η καταστροφή του σώματος. Για παράδειγμα, σπάει ένα καλώδιο γερανού, μια χορδή σε μια κιθάρα, μια ελαστική ταινία σε μια σφεντόνα, ένα ελατήριο σε μια ζυγαριά. Αυτό το έργο έχει πάντα ένα αρνητικό πρόσημο, αφού η ίδια η ελαστική δύναμη είναι επίσης αρνητική.

Αντί για υστερόλογο

Οπλισμένοι με κάποιες πληροφορίες σχετικά με τις ελαστικές δυνάμεις και τις παραμορφώσεις, μπορούμε εύκολα να απαντήσουμε σε ορισμένες ερωτήσεις. Για παράδειγμα, γιατί τα μεγάλα ανθρώπινα οστά έχουν σωληνοειδή δομή;

Λυγίστε ένα μεταλλικό ή ξύλινο χάρακα. Το κυρτό τμήμα του θα παρουσιάσει παραμόρφωση εφελκυσμού και το κοίλο τμήμα του θα υποστεί παραμόρφωση συμπίεσης. Το μεσαίο τμήμα δεν αντέχει το φορτίο. Η φύση εκμεταλλεύτηκε αυτή την περίσταση, παρέχοντας σε ανθρώπους και ζώα σωληνοειδή οστά. Κατά τη διάρκεια της κίνησης, τα οστά, οι μύες και οι τένοντες αντιμετωπίζουν όλους τους τύπους παραμόρφωσης. Η σωληνοειδής δομή των οστών ελαφρύνει σημαντικά το βάρος τους χωρίς να επηρεάζει καθόλου τη δύναμή τους.

Στελέχη καλλιέργειες δημητριακώνέχουν την ίδια δομή. Οι ριπές ανέμου τα λυγίζουν στο έδαφος και οι ελαστικές δυνάμεις τους βοηθούν να ισιώσουν. Παρεμπιπτόντως, το πλαίσιο του ποδηλάτου είναι επίσης κατασκευασμένο από σωλήνες, όχι ράβδους: το βάρος είναι πολύ μικρότερο και το μέταλλο εξοικονομείται.

Ο νόμος που καθιέρωσε ο Robert Hooke χρησίμευσε ως βάση για τη δημιουργία της θεωρίας της ελαστικότητας. Οι υπολογισμοί που εκτελούνται χρησιμοποιώντας τους τύπους αυτής της θεωρίας επιτρέπουν εξασφαλίζουν την ανθεκτικότητα των πολυώροφων κτιρίων και άλλων κατασκευών.

Εάν αυτό το μήνυμα σας ήταν χρήσιμο, θα χαρώ να σας δω

Αυτή η δύναμη προκύπτει ως αποτέλεσμα παραμόρφωσης (αλλαγή στην αρχική κατάσταση της ουσίας). Για παράδειγμα, όταν τεντώνουμε ένα ελατήριο, αυξάνουμε την απόσταση μεταξύ των μορίων του υλικού του ελατηρίου. Όταν συμπιέζουμε ένα ελατήριο, το μειώνουμε. Όταν στρίβουμε ή μετατοπίζουμε. Σε όλα αυτά τα παραδείγματα, προκύπτει μια δύναμη που αποτρέπει την παραμόρφωση - η ελαστική δύναμη.

Ο νόμος του Χουκ

Η ελαστική δύναμη κατευθύνεται αντίθετα από την παραμόρφωση.

Εφόσον το σώμα αναπαρίσταται ως υλικό σημείο, η δύναμη μπορεί να αναπαρασταθεί από το κέντρο

Κατά τη σύνδεση ελατηρίων σε σειρά, για παράδειγμα, η ακαμψία υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

Όταν συνδέεται παράλληλα, η ακαμψία

Ακαμψία δείγματος. μέτρο του Young.

Το μέτρο του Young χαρακτηρίζει τις ελαστικές ιδιότητες μιας ουσίας. Αυτή είναι μια σταθερή τιμή που εξαρτάται μόνο από το υλικό και τη φυσική του κατάσταση. Χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός υλικού να ανθίσταται σε εφελκυσμό ή θλιπτική παραμόρφωση. Η τιμή του συντελεστή του Young είναι πίνακας.

Βάρος σώματος

Το σωματικό βάρος είναι η δύναμη με την οποία ένα αντικείμενο δρα σε ένα στήριγμα. Λέτε, αυτή είναι η δύναμη της βαρύτητας! Η σύγχυση συμβαίνει στα εξής: πράγματι, συχνά το βάρος ενός σώματος είναι ίσο με τη δύναμη της βαρύτητας, αλλά αυτές οι δυνάμεις είναι τελείως διαφορετικές. Η βαρύτητα είναι μια δύναμη που προκύπτει ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με τη Γη. Το βάρος είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με την υποστήριξη. Η δύναμη της βαρύτητας εφαρμόζεται στο κέντρο βάρους του αντικειμένου, ενώ το βάρος είναι η δύναμη που ασκείται στο στήριγμα (όχι στο αντικείμενο)!

Δεν υπάρχει τύπος για τον προσδιορισμό του βάρους. Αυτή η δύναμη ορίζεται με το γράμμα.

Η δύναμη αντίδρασης στήριξης ή η ελαστική δύναμη προκύπτει ως απόκριση στην πρόσκρουση ενός αντικειμένου στην ανάρτηση ή στη βάση, επομένως το βάρος του σώματος είναι πάντα αριθμητικά το ίδιο με την ελαστική δύναμη, αλλά έχει την αντίθετη κατεύθυνση.

Η δύναμη αντίδρασης στήριξης και το βάρος είναι δυνάμεις της ίδιας φύσης σύμφωνα με τον 3ο νόμο του Νεύτωνα, είναι ίσες και αντίθετα κατευθυνόμενες. Το βάρος είναι μια δύναμη που δρα στο στήριγμα, όχι στο σώμα. Η δύναμη της βαρύτητας δρα στο σώμα.

Το σωματικό βάρος μπορεί να μην είναι ίσο με τη βαρύτητα. Μπορεί να είναι περισσότερο ή λιγότερο, ή μπορεί να είναι ότι το βάρος είναι μηδέν. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται έλλειψη βαρύτητας. Η έλλειψη βαρύτητας είναι μια κατάσταση όταν ένα αντικείμενο δεν αλληλεπιδρά με ένα στήριγμα, για παράδειγμα, την κατάσταση πτήσης: υπάρχει βαρύτητα, αλλά το βάρος είναι μηδέν!

Είναι δυνατό να προσδιοριστεί η κατεύθυνση της επιτάχυνσης εάν προσδιορίσετε πού κατευθύνεται η προκύπτουσα δύναμη.

Σημειώστε ότι το βάρος είναι δύναμη, μετρούμενη σε Newton. Πώς να απαντήσετε σωστά στην ερώτηση: "Πόσο ζυγίζετε"; Απαντάμε 50 κιλά, χωρίς να κατονομάζουμε το βάρος μας, αλλά τη μάζα μας! Σε αυτό το παράδειγμα, το βάρος μας είναι ίσο με τη βαρύτητα, δηλαδή περίπου 500N!

Παραφορτώνω- αναλογία βάρους προς βαρύτητα

Η δύναμη του Αρχιμήδη

Η δύναμη προκύπτει ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ενός σώματος με ένα υγρό (αέριο), όταν βυθίζεται σε ένα υγρό (ή αέριο). Αυτή η δύναμη σπρώχνει το σώμα έξω από το νερό (αέριο). Επομένως, κατευθύνεται κατακόρυφα προς τα πάνω (σπρώχνει). Καθορίζεται από τον τύπο:

Στον αέρα παραμελούμε τη δύναμη του Αρχιμήδη.

Αν η δύναμη του Αρχιμήδη είναι ίση με τη δύναμη της βαρύτητας, το σώμα επιπλέει. Αν η δύναμη του Αρχιμήδη είναι μεγαλύτερη, τότε ανεβαίνει στην επιφάνεια του υγρού, αν είναι μικρότερη, βυθίζεται.

Ηλεκτρικές δυνάμεις

Υπάρχουν δυνάμεις ηλεκτρικής προέλευσης. Εμφανίζεται παρουσία ηλεκτρικού φορτίου. Αυτές οι δυνάμεις, όπως η δύναμη Coulomb, η δύναμη Ampere, η δύναμη Lorentz.

οι νόμοι του Νεύτωνα

Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα

Υπάρχουν τέτοια συστήματα αναφοράς, τα οποία ονομάζονται αδρανειακά, σε σχέση με τα οποία τα σώματα διατηρούν αμετάβλητη την ταχύτητά τους εάν δεν επενεργηθούν από άλλα σώματα ή αντισταθμιστεί η δράση άλλων δυνάμεων.

Νόμος II του Νεύτωνα

Η επιτάχυνση ενός σώματος είναι ευθέως ανάλογη με τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα που προκύπτουν και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του:

Νόμος ΙΙΙ του Νεύτωνα

Οι δυνάμεις με τις οποίες δρουν δύο σώματα είναι ίσες σε μέγεθος και αντίθετες ως προς την κατεύθυνση.

Τοπικό πλαίσιο αναφοράς - αυτό είναι ένα σύστημα αναφοράς που μπορεί να θεωρηθεί αδρανειακό, αλλά μόνο σε μια απειροελάχιστη γειτονιά ενός σημείου του χωροχρόνου ή μόνο κατά μήκος μιας γραμμής ανοιχτού κόσμου.

Οι μεταμορφώσεις του Γαλιλαίου. Η αρχή της σχετικότητας στην κλασική μηχανική.

Οι μεταμορφώσεις του Γαλιλαίου.Ας θεωρήσουμε δύο συστήματα αναφοράς που κινούνται μεταξύ τους και με σταθερή ταχύτητα v 0. Ένα από αυτά τα συστήματα θα το συμβολίσουμε με το γράμμα Κ. Θα το θεωρήσουμε ακίνητο. Τότε το δεύτερο σύστημα K θα κινηθεί ευθύγραμμα και ομοιόμορφα. Ας επιλέξουμε τους άξονες συντεταγμένων συστήματα x,y,z K και x",y",z" του συστήματος K" έτσι ώστε οι άξονες x και x" να συμπίπτουν και οι άξονες y και y" z και z" να είναι παράλληλοι μεταξύ τους. Ας βρούμε τη σχέση μεταξύ οι συντεταγμένες x,y,z ενός συγκεκριμένου σημείου P στο σύστημα K και οι συντεταγμένες x", y", z" του ίδιου σημείου στο σύστημα K , ότι y=y", z=z". Ας προσθέσουμε σε αυτές τις σχέσεις την υπόθεση που είναι αποδεκτή στην κλασική μηχανική ότι ο χρόνος ρέει με τον ίδιο τρόπο και στα δύο συστήματα, δηλαδή t=t". Λαμβάνουμε ένα σύνολο τεσσάρων εξισώσεων: x=x"+v 0 t;y= y";z=z"; t=t", που ονομάζονται Γαλιλαίοι μετασχηματισμοί. Μηχανική αρχή της σχετικότητας.Η θέση ότι όλα τα μηχανικά φαινόμενα σε διαφορετικά αδρανειακά συστήματα αναφοράς προχωρούν με τον ίδιο τρόπο, με αποτέλεσμα να είναι αδύνατο να διαπιστωθεί με μηχανικά πειράματα εάν το σύστημα βρίσκεται σε ηρεμία ή κινείται ομοιόμορφα και σε ευθεία γραμμή, ονομάζεται αρχή του Γαλιλαίου. της σχετικότητας. Παραβίαση του κλασικού νόμου της πρόσθεσης ταχυτήτων.Με βάση γενική αρχήσχετικότητα (καμία φυσική εμπειρία δεν μπορεί να διακρίνει ένα αδρανειακό σύστημα από ένα άλλο), που διατυπώθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο Λόρενς άλλαξε τους μετασχηματισμούς του Γαλιλαίου και έλαβε: x"=(x-vt)/(1-v 2 /c 2); y"=y ; z"=z; t"=(t-vx/c 2)/(1-v 2 /c 2). Αυτοί οι μετασχηματισμοί ονομάζονται μετασχηματισμοί Lawrence.