Ti in jaz veva, da če na telo deluje neka sila, se bo telo pod vplivom te sile premikalo. Na primer, list pade na tla, ker ga privlači Zemlja. Če pa list pade na klop, ne pada naprej in ne pade skozi klop, ampak miruje.

In če se list nenadoma neha premikati, to pomeni, da se mora pojaviti sila, ki nasprotuje njegovemu gibanju. Ta sila deluje v smeri, ki je nasprotna gravitaciji Zemlje in ji je enaka po velikosti. V fiziki se ta sila, ki nasprotuje gravitacijski sili, imenuje elastična sila.

Kaj je elastična sila?

Kuža Antoška rada opazuje ptice.

Za primer, ki pojasnjuje, kaj je elastična sila, se spomnimo ptic in vrvi. Ko ptica sede na vrv, se opora, ki je bila prej vodoravno raztegnjena, pod težo ptice upogne in rahlo raztegne. Ptica se najprej skupaj z vrvjo pomika proti tlom, nato pa se ustavi. In to se zgodi, ko na vrv dodaš še enega ptička. In potem še enega. To pomeni, da je očitno, da ko se sila na vrvi poveča, se ta deformira do trenutka, ko sile, ki nasprotujejo tej deformaciji, postanejo enake teži vseh ptic. In potem se gibanje navzdol ustavi.

Ko se vzmetenje raztegne, je prožna sila enaka sili težnosti, takrat se raztezanje ustavi.

Preprosto povedano, naloga elastične sile je ohraniti celovitost predmetov, na katere udarjamo z drugimi predmeti. In če elastična sila popusti, se telo nepreklicno deformira. Vrv se pod obilico snega pretrga, ročaji torbe se zlomijo, če je preobremenjena s hrano, ob velikih letinah se zlomijo veje jablane itd.

Kdaj nastopi elastična sila? V tem trenutku se začne vpliv na telo. Ko je ptica sedla na vrv. In izgine, ko ptica vzleti. Se pravi, ko udarec preneha. Točka uporabe elastične sile je točka, kjer pride do udarca.

Deformacija

Elastična sila se pojavi le pri deformaciji teles. Če izgine deformacija telesa, izgine tudi prožnostna sila.

Obstajajo deformacije različni tipi: raztezanje, stiskanje, striženje, upogibanje in torzija.

Raztezanje - telo tehtamo na vzmetni tehtnici ali navadni elastiki, ki se pod težo telesa raztegne.

Stiskanje - na vzmet položimo težek predmet

Striženje - delo škarij ali žage, razmajan stol, kjer lahko tla vzamemo kot osnovo, sedež pa kot ravnino uporabe obremenitve.

Bend - naše ptice so sedele na veji, vodoravna palica z učenci pri pouku telesne vzgoje

Sila elastičnosti je ena od sil medsebojnega delovanja med telesi in jo proučuje mehanika. Kako nastane, od česa je odvisna, kam je usmerjena? Po branju članka boste izvedeli odgovore na ta vprašanja.

Kako in kdaj nastane elastična sila?

Izvedimo poskus:

• okrepite vzmet s plastelinom na spodnji strani vodoravne površine, na primer mize;
• na prosti konec vzmeti obesite majhno utež.

riž. 1. Elastična sila

Zaradi sile gravitacije je breme moralo pasti. Zakaj se to ni zgodilo? Razlog je elastična sila, ki je delovala na obremenitev vzmeti. Na splošno je njegov pojav posledica deformacije: raztezanje, stiskanje, strig, torzija ali upogib. V našem poskusu je nastala zaradi raztezanja vzmeti.

Smer elastične sile

Vsako telo vsebuje molekule in atome, ki so sestavljeni iz nabitih delcev. Z določeno silo se privlačijo in odbijajo. Katera od teh interakcij bo prevladovala, je odvisno od razdalje med njimi.

riž. 2. Nabiti delci

Povečanje razdalje vodi do povečanja delovanja privlačnih sil, zmanjšanje - do prevlade odbojnih sil. Ko telo miruje, sta obe sili v ravnovesju.

Iz zgoraj navedenega lahko jasno povemo zakaj in kam je usmerjena elastična sila. Njegova smer je nasprotna gibanju atomov in molekul telesa, saj si prizadeva povrniti prvotno obliko telesa.

Interakcije med nabitimi delci določajo elektromagnetno naravo elastične sile.

Ali deformacija vedno povzroči pojav elastične sile?

Spomnite se, kako zlahka vzmet obnovi svojo obliko, plastelin pa jo vedno obdrži. To se zgodi zaradi obstoja dveh mejnih primerov deformacije. Primer z vzmetjo prikazuje manifestacijo elastične deformacije, s plastelinom pa plastično deformacijo.

Ko govorimo o elastični sili, mislimo samo na elastično deformacijo. Poleg tega je njegov pomen majhen in ne traja dolgo. Za plastično deformacijo so značilne druge sile. Odvisne so od hitrosti deformacij. Pri predmetu fizike v 10. razredu se jih ne poučuje.

Razmerje med elastično silo in deformacijo

Kakšno je razmerje med elastično silo in deformacijo? Kako jo najti? Odgovore na ta vprašanja je našel angleški izumitelj in naravoslovec Robert Hooke. Rezultati njegovih poskusov so pokazali linearno naravo povezave. V pisni obliki je zakon, ki ga je vzpostavil, naslednji:

Fpr=k|Δl| oz Fpr=k|x|,

Kje k- koeficient elastičnosti, Δl, oz x- absolutni raztezek.

Δl, oz x– razlika med dolžino deformiranega telesa in začetno dolžino v metrih (m).

k- togost. Izražena je v newtonih na meter (N/m), njena vrednost je določena z velikostjo telesa in lastnostmi materiala. Enota Fupr– newton (N).

Upoštevajte, da Hookov zakon velja le v primeru majhnih elastičnih deformacij.

Ti in jaz veva, da če na telo deluje neka sila, se bo telo pod vplivom te sile premikalo. Na primer, snežinka pade na tla, ker jo privlači Zemlja. In zemeljska gravitacija deluje nenehno, toda snežinka, ki doseže streho, ne pada naprej, ampak se ustavi in ​​ohranja našo hišo suho.

Z vidika čistoče in reda v hiši je vse pravilno in logično, z vidika fizike pa mora vse imeti razlago. In če se snežinka nenadoma neha premikati, to pomeni, da se mora pojaviti sila, ki nasprotuje njenemu gibanju. Ta sila deluje v smeri, ki je nasprotna gravitaciji Zemlje in ji je enaka po velikosti. V fiziki se ta sila, ki nasprotuje gravitaciji, imenuje elastična sila in se preučuje v sedmem razredu. Ugotovimo, kaj je to.

Kaj je elastična sila?

Za primer razlage, kaj je prožnostna sila, se spomnimo ali si zamislimo preprosto vrv za perilo, na katero obešamo mokro perilo. Ko obešamo moker kos, se vrv, ki smo jo prej vodoravno napeli, pod težo perila upogne in rahlo raztegne. Naša malenkost, na primer mokra brisača, se skupaj z vrvjo najprej pomakne proti tlom, nato pa se ustavi. In to se zgodi, ko je vrv dodana vsaka nova stvar. To pomeni, da je očitno, da ko se sila na vrvi poveča, se ta deformira do trenutka, ko sile, ki nasprotujejo tej deformaciji, postanejo enake teži vseh stvari. In potem se gibanje navzdol ustavi. Preprosto povedano, naloga elastične sile je ohraniti celovitost predmetov, na katere udarjamo z drugimi predmeti. In če elastična sila popusti, se telo nepreklicno deformira. Vrv se pretrga, streha se podre pod preveliko težo snega itd. Kdaj nastopi elastična sila? V tem trenutku se začne vpliv na telo. Ko obesimo perilo. In izgine, ko slečemo spodnje perilo. Se pravi, ko udarec preneha. Točka uporabe elastične sile je točka, kjer pride do udarca. Če skušamo zlomiti palico na kolenu, bo točka delovanja elastične sile točka, kjer s kolenom pritisnemo na palico. To je povsem razumljivo.

Kako najti elastično silo: Hookov zakon

Da bi vedeli, kako najti elastično silo, se moramo seznaniti s Hookovim zakonom. Angleški fizik Robert Hooke je prvi ugotovil odvisnost elastične sile od deformacije telesa. Ta odvisnost je neposredno sorazmerna. Večja kot je deformacija, večja je elastična sila. To je Formula za elastično silo je naslednja:

F_control=k*∆l,

kjer je ∆l količina deformacije,
in k je koeficient togosti.

Koeficient togosti je seveda različen za različna telesa in snovi. Za iskanje obstajajo posebne tabele. Elastična sila se meri v N/m(newtonov na meter).

Sila elastičnosti v naravi

Sila elastičnosti v naravi- to je jata vrabcev na drevesni veji, šopki jagod na grmovju ali snežne kape na smrekovih tacah. Veje, ki se upogibajo, a ne popuščajo, nam junaško in povsem prostodušno dokazujejo moč prožnosti.

Bolj ko je telo deformirano, večja je prožnostna sila, ki nastane v njem. To pomeni, da sta deformacija in elastična sila medsebojno povezani in s spremembo ene vrednosti lahko presojamo spremembo druge. Tako je mogoče, če poznamo deformacijo telesa, izračunati elastično silo, ki nastane v njem. Ali, če poznate elastično silo, določite stopnjo deformacije telesa.

Če ga obesite na vzmet različne količine uteži enake mase, več kot jih je obešenih, bolj se bo vzmet raztegnila, torej deformirala. Bolj kot je vzmet raztegnjena, večja je prožnostna sila, ki nastane v njej. Poleg tega izkušnje kažejo, da vsaka naslednja obešena utež poveča dolžino vzmeti za enako količino.

Če je bila na primer prvotna dolžina vzmeti 5 cm in jo je obešanje ene uteži povečalo za 1 cm (tj. vzmet je postala dolga 6 cm), jo bo obešanje dveh uteži povečalo za 2 cm (tj. skupna dolžina bo 7 cm ), tri pa za 3 cm (dolžina vzmeti bo 8 cm).

Že pred poskusom je znano, da sta teža in elastična sila, ki nastaneta pod njenim delovanjem, neposredno sorazmerni. Večkratno povečanje teže bo povečalo elastičnost za enako količino. Izkušnje kažejo, da je deformacija odvisna tudi od teže: večkratno povečanje teže za enako poveča spremembe dolžine. To pomeni, da je z odpravo teže možno vzpostaviti premo sorazmerno razmerje med elastično silo in deformacijo.

Če označimo raztezek vzmeti zaradi njenega raztezanja kot x ali kot ∆l (l 1 – l 0, kjer je l 0 začetna dolžina, l 1 dolžina raztegnjene vzmeti), potem je odvisnost elastično silo pri raztezanju lahko izrazimo z naslednjo formulo:

F krmiljenje = kx ali F krmiljenje = k∆l, (∆l = l 1 – l 0 = x)

Formula uporablja koeficient k. Natančno kaže, kakšno razmerje imata elastična sila in raztezek. Navsezadnje lahko raztezek za vsak centimeter poveča elastično silo ene vzmeti za 0,5 N, druge za 1 N in tretje za 2 N. Za prvo vzmet bo formula videti kot F control = 0,5x, za drugi - F nadzor = x, za tretji - F nadzor = 2x.

Koeficient k se imenuje togost vzmeti. Bolj ko je vzmet toga, težje jo je raztegniti in večja je vrednost k. In večji ko je k, večja bo elastična sila (F nadzor) z enakimi raztezki (x) različnih vzmeti.

Trdnost je odvisna od materiala, iz katerega je izdelana vzmet, njene oblike in velikosti.

Merska enota za trdoto je N/m (newton na meter). Togost kaže, koliko newtonov (koliko sile) je treba uporabiti za vzmet, da se raztegne za 1 m, ali za koliko metrov se bo raztegnila vzmet, če jo raztegnemo s silo 1 N se nanese na vzmet in se raztegne za 1 cm (0,01 m). To pomeni, da je njegova togost 1 N / 0,01 m = 100 N/m.

Tudi če ste pozorni na merske enote, vam bo jasno, zakaj se togost meri v N/m. Prožnostno silo, tako kot vsako silo, merimo v newtonih, razdaljo pa v metrih. Če želite izenačiti levo in desno stran enačbe F control = kx v merskih enotah, morate zmanjšati metre na desni strani (tj. deliti z njimi) in dodati newtone (tj. pomnožiti z njimi).

Razmerje med elastično silo in deformacijo prožnega telesa, ki ga opisuje formula F control = kx, je odkril angleški znanstvenik Robert Hooke leta 1660, zato ta odnos nosi njegovo ime in se imenuje Hookov zakon.

Elastična deformacija je tista, ko se po prenehanju delovanja sil telo vrne v prvotno stanje. Obstajajo telesa, ki jih je skoraj nemogoče podrediti elastična deformacija, pri drugih pa je lahko precej velik. Na primer, če na kos mehke gline položite težak predmet, se njegova oblika spremeni, sam kos pa se ne bo vrnil v prvotno stanje. Če pa gumico raztegnete, se bo vrnila na prvotno velikost, ko jo spustite. Ne smemo pozabiti, da Hookov zakon velja le za elastične deformacije.

Formula F control = kx omogoča izračun tretje iz dveh znanih količin. Torej, če poznate uporabljeno silo in raztezek, lahko ugotovite togost telesa. Če poznate togost in raztezek, poiščite elastično silo. In če poznate elastično silo in togost, izračunajte spremembo dolžine.