Сила упругости, закон Гука

При воздействии на какое-то тело определенной силы данное тело в ответ будет сопротивляться и стараться принять свою первоначальную форму. Это можно объяснить тем, что в теле происходит электромагнитное воздействие молекул.

Под давлением приложенной силы тело начинает гнуться и происходит деформация, которая обусловлена перемещением частиц тела друг относительно друга и расстояния между атомами. Деформация и сила упругости напрямую зависят друг от друга, если не будет деформации, то и сила упругости перестает действовать. 
Сопротивляемость тела к воздействующему к нему силе характеризует его жесткость, способствующее упругости против приложенной нагрузки.  

• Существуют различные виды деформаций, как простых, так и сложных:
  • Растяжение
  • Сжатие
  • Кручение
  • Изгиб

• Также подразделяются на
  • Обратимые
  • необратимые

Приведем простейший пример деформации и возникновения силы упругости по закону Гука.

Если на середину доски, установленной на двух опорах, положить груз, то под воздействием веса силы тяжести, доска будет продавливаться до определенного момента и остановится под воздействием силы упругости действующей против силы тяжести. Сила упругости по закону Гука равна силе созданной жесткостью тела к изменению его длины. 

Сила упругости, закон Гука, вес тела

Британский физик XVII века Роберт Гук, внес огромный вклад в изучении силы упругости, открыв впервые в 1667 году, закон пропорциональности между силой, приложенной к упругому телу и его деформацией который гласит:

Физическая сила упругости по закону Гука, объясняет о том, что сила возникшая при растяжении и сжатии тела, пропорциональна его удлинению. 

Каждое тело имеет свою жесткость, от которого зависит изменение его длины под действием определенной силы. В международной системе измерения Си единицей жесткости является ньютон на метр (1Н/м). 

Вторая формула по закону Гука выражена через относительную деформацию:

Модуль Юнги для разных материалов имеет различные значения, например,

• для стали E ≈ 2 ⋅ 10 11   Н / м 2 E≈2·1011 Нм2
• для резины E ≈ 2 ⋅ 10 6   Н / м 2

График силы упругости

Закон Гука и график силы упругости можно выразить зависимостью между величинами силы упругости и удлинением пружины Fупр=k⋅Δl.

В интернете можно найти много примеров связанных с решением задач по теме сила упругости по закону Гука, различных материалов. С помощью формул и справочных данных по различным материалам легко решить различные задачи по вычислению силы упругости по закону Гука. 

Задача на расчет силы упругости

Условие: Один конец проволоки жестко закреплен. С какой силой нужно тянуть за второй конец, чтобы растянуть проволоку на 5 мм? Жесткость проволоки известна и равна 2*10^6 Н/м2.

Решение: Запишем закон Гука: По третьему закону Ньютона:

Ответ: 10 кН.