Закон на Хукобикновено наричани линейни зависимости между компонентите на напрежението и компонентите на напрежението.
Да вземем елементарен правоъгълен паралелепипед с лица, успоредни на координатните оси, натоварен с нормално напрежение σ x, равномерно разпределени върху две срещуположни лица (фиг. 1). При което σy = σ z = τ x y = τ x z = τ yz = 0.
До границата на пропорционалност относителното удължение се дава по формулата
Където д— модул на еластичност на опън. За стомана д = 2*10 5 MPa, следователно деформациите са много малки и се измерват като процент или 1 * 10 5 (в тензодатчици, които измерват деформации).
Удължаване на елемент в посоката на оста хпридружено от нейното стесняване в напречна посока, обусловено от деформационните компоненти
Където μ - константа, наречена коефициент на странично сгъстяване или коефициент на Поасон. За стомана μ обикновено се приема за 0,25-0,3.
Ако въпросният елемент е натоварен едновременно с нормални напрежения σ x, σy, σ z, равномерно разпределени по стените му, след което се добавят деформации
Чрез наслагване на компонентите на деформация, причинени от всяко от трите напрежения, получаваме отношенията
Тези връзки се потвърждават от множество експерименти. Приложено метод на наслагванеили суперпозициинамирането на общите деформации и напрежения, причинени от няколко сили, е легитимно, докато деформациите и напреженията са малки и линейно зависими от приложените сили. В такива случаи пренебрегваме малки промени в размерите на деформираното тяло и малки движения на точките на прилагане на външни сили и базираме изчисленията си на първоначалните размери и първоначалната форма на тялото.
Трябва да се отбележи, че малките премествания не означават непременно, че връзките между силите и деформациите са линейни. Така, например, в компресирана сила Qпрът, натоварен допълнително със сила на срязване Р, дори и с малка деформация δ възниква допълнителен момент М = Qδ, което прави проблема нелинеен. В такива случаи общите деформации не са линейни функции на силите и не могат да бъдат получени чрез проста суперпозиция.
Експериментално е установено, че ако напреженията на срязване действат по всички страни на елемента, тогава изкривяването на съответния ъгъл зависи само от съответните компоненти на напрежението на срязване.
Константа Жнаречен модул на еластичност на срязване или модул на срязване.
Общият случай на деформация на елемент поради действието на три нормални и три тангенциални компоненти на напрежение върху него може да се получи чрез суперпозиция: три деформации на срязване, определени от съотношения (5.2b), се наслагват върху три линейни деформации, определени от изрази ( 5.2а). Уравнения (5.2a) и (5.2b) определят връзката между компонентите на деформациите и напреженията и се наричат обобщен закон на Хук. Нека сега покажем, че модулът на срязване Жизразено чрез модул на еластичност на опън ди коефициент на Поасон μ . За да направите това, разгледайте специалния случай, когато σ x = σ , σy = -σ И σ z = 0.
Нека изрежем елемента abcdравнини, успоредни на оста zи наклонени под ъгъл 45° спрямо осите хИ при(фиг. 3). Както следва от условията на равновесие на елемент 0 bс, нормален стрес σ vпо всички страни на елемента abcdса равни на нула, а напреженията на срязване са равни
Това състояние на напрежение се нарича чисто срязване. От уравнения (5.2а) следва, че
тоест разширението на хоризонталния елемент е 0 ° Сравно на скъсяването на вертикалния елемент 0 b: εy = -εx.
Ъгъл между лицата абИ пр.н.епромени и съответната стойност на деформация на срязване γ може да се намери от триъгълник 0 bс:
Следва, че
Министерство на образованието на Автономна република Крим
Таврически национален университет на името на. Вернадски
Изучаване на физически закон
ЗАКОН НА ХУК
Изпълнил: студент 1-ва година
Физически факултет гр. F-111
Потапов Евгений
Симферопол-2010
план:
Връзката между какви явления или величини се изразява в закона.
Изявление на закона
Математически израз на закона.
Как е открит законът: въз основа на експериментални данни или теоретично?
Преживени факти, въз основа на които е формулиран законът.
Експерименти, потвърждаващи валидността на закона, формулиран въз основа на теорията.
Примери за използване на закона и отчитане на действието на закона на практика.
Литература.
Връзката между какви явления или количества се изразява от закона:
Законът на Хук свързва явления като напрежение и деформация на твърдо тяло, модул на еластичност и удължение. Модулът на еластичната сила, възникващ при деформация на тялото, е пропорционален на неговото удължение. Удължението е характеристика на деформируемостта на материала, оценена чрез увеличаването на дължината на образец от този материал при разтягане. Еластична сила е сила, която възниква при деформация на тялото и противодейства на тази деформация. Напрежението е мярка за вътрешните сили, които възникват в деформируемо тяло под въздействието на външни влияния. Деформацията е промяна в относителното положение на частиците на тялото, свързана с тяхното движение една спрямо друга. Тези понятия са свързани с така наречения коефициент на твърдост. Зависи от еластичните свойства на материала и размера на тялото.
Декларация на закона:
Законът на Хук е уравнение на теорията на еластичността, което свързва напрежението и деформацията на еластична среда.
Формулировката на закона е, че еластичната сила е право пропорционална на деформацията.
Математически израз на закона:
За тънък прът на опън законът на Хук има формата:
Тук Есила на опън на пръта, Δ л- неговото удължение (компресия) и кНаречен коефициент на еластичност(или твърдост). Минусът в уравнението показва, че силата на опън винаги е насочена в посока, обратна на деформацията.
Ако въведете относителното удължение
и нормално напрежение в напречното сечение
тогава законът на Хук ще бъде записан така
В този си вид той е валиден за всякакви малки обеми материя.
В общия случай напрежението и деформацията са тензори от втори ранг в тримерното пространство (имат по 9 компонента). Свързващият ги тензор на еластичните константи е тензор от четвърти ранг ° С ijklи съдържа 81 коефициента. Поради симетрията на тензора ° С ijkl, както и тензорите на напрежение и деформация, само 21 константи са независими. Законът на Хук изглежда така:
където σ ij- тензор на напрежението, - тензор на деформацията. За изотропен материал, тензорът ° С ijklсъдържа само два независими коефициента.
Как е открит законът: въз основа на експериментални данни или теоретично:
Законът е открит през 1660 г. от английския учен Робърт Хук (Хук) въз основа на наблюдения и експерименти. Откритието, както се казва от Хук в есето му „De potentia restitutiva“, публикувано през 1678 г., е направено от него 18 години по-рано, а през 1676 г. е поставено в друга негова книга под прикритието на анаграмата „ceiiinosssttuv“, което означава „Ut tensio sic vis“ . Според обяснението на автора горният закон за пропорционалност се прилага не само за металите, но и за дървото, камъните, рога, костите, стъклото, коприната, косите и др.
Опитни факти, въз основа на които е формулиран законът:
Историята мълчи за това..
Експерименти, потвърждаващи валидността на закона, формулиран въз основа на теорията:
Законът е формулиран въз основа на експериментални данни. Наистина, при разтягане на тяло (тел) с определен коефициент на коравина кна разстояние Δ л,тогава техният продукт ще бъде равен по големина на силата, разтягаща тялото (тел). Това съотношение ще е вярно обаче не за всички деформации, а за малките. При големи деформации законът на Хук престава да важи и тялото се срутва.
Примери за използване на закона и отчитане на действието на закона на практика:
Както следва от закона на Хук, удължението на пружина може да се използва, за да се прецени силата, действаща върху нея. Този факт се използва за измерване на силите с помощта на динамометър - пружина с линейна скала, калибрирана за различни стойности на силата.
Литература.
1. Интернет ресурси: - уебсайт на Wikipedia (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%93%D1%83 % D0%BA%D0%B0).
2. учебник по физика Peryshkin A.V. 9 клас
3. учебник по физика V.A. Касянов 10 клас
4. лекции по механика Ryabushkin D.S.
Когато прътът се разтяга и компресира, дължината и размерите на напречното му сечение се променят. Ако мислено изберете от пръчка в недеформирано състояние елемент на дължина dx,тогава след деформация дължината му ще бъде равна на dx ((фиг. 3.6). В този случай абсолютното удължение по посока на оста още бъдат равни
и относителната линейна деформация e xсе определя от равенството
Тъй като оста осъвпада с оста на пръта, по която действат външни натоварвания, нека наречем деформация e xнадлъжна деформация, за която допълнително ще пропуснем индекса. Деформациите в посоки, перпендикулярни на оста, се наричат напречни деформации. Ако означим с bхарактерен размер на напречното сечение (фиг. 3.6), тогава напречната деформация се определя от съотношението 
Относителните линейни деформации са безразмерни величини. Установено е, че напречните и надлъжните деформации при централно опъване и натиск на пръта са свързани помежду си чрез връзката
Величината v, включена в това равенство, се нарича Коефициент на Поасонили коефициент на напречна деформация. Този коефициент е една от основните еластични константи на материала и характеризира способността му да претърпява напречни деформации. За всеки материал се определя от експеримент за опън или натиск (вижте § 3.5) и се изчислява по формулата
Както следва от равенството (3.6), надлъжните и напречните деформации винаги имат противоположни знаци, което потвърждава очевидния факт, че по време на напрежение размерите на напречното сечение намаляват, а по време на компресия те се увеличават.
Коефициентът на Поасон е различен за различните материали. За изотропни материали може да приема стойности от 0 до 0,5. Например за балсовото дърво коефициентът на Поасон е близо до нула, а за каучука е близо до 0,5. За много метали при нормални температури коефициентът на Поасон е в диапазона 0,25+0,35.
Както е установено в многобройни експерименти, за повечето конструктивни материали при малки деформации има линейна връзка между напреженията и деформациите
Този закон за пропорционалност е установен за първи път от английския учен Робърт Хук и се нарича Закон на Хук.
Константата, включена в закона на Хук днаречен модул на еластичност. Модулът на еластичност е втората основна еластична константа на материала и характеризира неговата твърдост. Тъй като деформациите са безразмерни величини, от (3.7) следва, че модулът на еластичност има размерността на напрежението.
В табл Таблица 3.1 показва стойностите на модула на еластичност и коефициента на Поасон за различни материали.
При проектирането и изчисляването на конструкциите, наред с изчисляването на напреженията, е необходимо да се определят и преместванията на отделните точки и възли на конструкциите. Нека разгледаме метод за изчисляване на премествания по време на централно напрежение и компресия на пръти.
Абсолютно удължение на дължината на елемента dx(фиг. 3.6) съгласно формула (3.5) е равно на
Таблица 3.1
|
Име на материала |
Модул на еластичност, MPa |
Коефициент Поасон |
|
Въглеродна стомана |
||
|
Алуминиеви сплави |
||
|
Титанови сплави |
||
|
(1,15-s-1,6) 10 5 |
||
|
по зърното |
(0,1 ^ 0,12) 10 5 |
|
|
през зърното |
(0,0005 + 0,01)-10 5 |
|
|
(0,097 + 0,408) -10 5 |
||
|
Тухлена зидария |
(0,027 +0,03)-10 5 |
|
|
Фибростъкло СВАМ |
||
|
Текстолит |
(0,07 + 0,13)-10 5 |
|
|
Гума върху гума |
Интегрирайки този израз в диапазона от 0 до x, получаваме
Където техен) - аксиално изместване на произволна секция (фиг. 3.7) и C= u( 0) - аксиално изместване на началния участък х = 0.Ако това сечение е фиксирано, тогава u(0) = 0 и преместването на произволно сечение е равно на
Удължението или скъсяването на пръта е равно на аксиалното изместване на свободния му край (фиг. 3.7), чиято стойност се получава от (3.8), като се вземе x = 1:
Заместване на израза за деформация във формула (3.8)? от закона на Хук (3.7), получаваме
За прът, изработен от материал с постоянен модул на еластичност даксиалните движения се определят по формулата
Интегралът, включен в това равенство, може да се изчисли по два начина. Първият метод е да напишете функцията аналитично О)и последваща интеграция. Вторият метод се основава на факта, че разглежданият интеграл е числено равен на площта на диаграмата a в секцията.Представяне на обозначението
Нека разгледаме специални случаи. За прът, опънат от концентрирана сила Р(ориз. 3.3, а),надлъжна сила./V е постоянна по дължината и равна на Р.Напреженията a съгласно (3.4) също са постоянни и равни 
Тогава от (3.10) получаваме
От тази формула следва, че ако напреженията върху определен участък от пръта са постоянни, тогава преместванията се променят по линеен закон. Заместване в последната формула x = 1,нека намерим удължението на пръта:
работа Е.Ф.Наречен твърдост на пръта при опън и компресия.Колкото по-голяма е тази стойност, толкова по-малко е удължението или скъсяването на пръта.
Нека разгледаме пръчка под действието на равномерно разпределено натоварване (фиг. 3.8). Надлъжната сила в произволно сечение, разположено на разстояние x от закрепването, е равна на
Чрез разделяне нНа Е,получаваме формулата за напреженията
Замествайки този израз в (3.10) и интегрирайки, намираме
Най-голямото изместване, равно на удължението на целия прът, се получава чрез заместване на x = / в (3.13):
От формулите (3.12) и (3.13) става ясно, че ако напреженията линейно зависят от x, тогава преместванията се променят по закона на квадратната парабола. Диаграми Н,относно и Ипоказано на фиг. 3.8.
Обща диференциална зависимост свързващи функции техен)и a(x), може да се получи от съотношението (3.5). Замествайки e от закона на Хук (3.7) в тази връзка, намираме
От тази зависимост следват по-специално моделите на промени във функцията, отбелязани в примерите, разгледани по-горе техен).
Освен това може да се отбележи, че ако в някоя секция напреженията се обърнат към нула, тогава в диаграмата Иможе да има екстремум в този раздел.
Като пример, нека изградим диаграма Иза пръта, показан на фиг. 3.2, поставяне д- 10 4 MPa. Изчисляване на площта на парцела Оза различни области намираме:
сечение x = 1 m:
сечение x = 3 m:
сечение x = 5 m:
В горната част на диаграмата на пръта Ие квадратна парабола (фиг. 3.2, д).В този случай в участъка x = 1 m има екстремум. В долната част естеството на диаграмата е линейно.
Общото удължение на пръта, което в този случай е равно на
може да се изчисли с помощта на формули (3.11) и (3.14). Тъй като долната част на пръта (виж фиг. 3.2, а)опъната със сила R (неговото разширение съгласно (3.11) е равно на
Действие на сила R (се предава и към горната част на пръта. Освен това се компресира със сила R 2и се разтяга от равномерно разпределен товар р.В съответствие с това промяната в дължината му се изчислява по формулата
Обобщавайки стойностите на A/ и A/ 2, получаваме същия резултат, както е дадено по-горе.
В заключение трябва да се отбележи, че въпреки малкото изместване и удължение (скъсяване) на прътите по време на опън и компресия, те не могат да бъдат пренебрегнати. Способността за изчисляване на тези количества е важна при много технологични проблеми (например при инсталиране на конструкции), както и за решаване на статично неопределени проблеми.
8.2. Основни закони, използвани в съпротивлението на материалите
Статични отношения. Те се записват под формата на следните уравнения на равновесието.
Закон на Хук ( 1678): колкото по-голяма е силата, толкова по-голяма е деформацията и освен това е право пропорционална на силата. Физически това означава, че всички тела са пружини, но с голяма твърдост. Когато една греда е просто опъната от надлъжна сила н= Етози закон може да се напише като:
Тук 
надлъжна сила, л- дължина на лъча, А- неговата площ на напречното сечение, д- коефициент на еластичност от първи род ( Модул на Юнг).
Като се вземат предвид формулите за напрежения и деформации, законът на Хук е написан, както следва: 
.
Подобна връзка се наблюдава при експерименти между тангенциалните напрежения и ъгъла на срязване:
.
Ж
Нареченмодул на срязване
, по-рядко – модул на еластичност от втори род. Като всеки закон, законът на Хук също има граница на приложимост. Волтаж 
, до която е валиден законът на Хук, се нарича граница на пропорционалност(това е най-важната характеристика за здравина на материалите).
Нека изобразим зависимостта
от
графично (фиг. 8.1). Тази снимка се нарича диаграма на разтягане
. След точка Б (т.е 
) тази зависимост престава да бъде линейна.
При 
след разтоварване се появяват остатъчни деформации в тялото, следователно 
Наречен граница на еластичност
.
Когато напрежението достигне стойността σ = σ t, много метали започват да проявяват свойството, наречено течливост. Това означава, че дори при постоянно натоварване материалът продължава да се деформира (т.е. държи се като течност). Графично това означава, че диаграмата е успоредна на абсцисата (участък DL). Напрежението σ t, при което тече материалът, се нарича провлачване .
Някои материали (St. 3 - строителна стомана) след кратко течение започват отново да се съпротивляват. Съпротивлението на материала продължава до определена максимална стойност σ pr, след което започва постепенно разрушаване. Величината σ пр се нарича издръжливост на опън (синоним на стомана: якост на опън, за бетон - кубична или призматична якост). Използват се и следните обозначения:
=Р b
Подобна връзка се наблюдава при експерименти между напреженията на срязване и срязването.
3) Закон на Дюамел–Нойман (линейно температурно разширение):
При наличие на температурна разлика телата променят размерите си и то правопропорционално на тази температурна разлика.
Нека има температурна разлика 
. Тогава този закон изглежда така:
Тук α - коефициент на линейно термично разширение, л - дължина на пръта, Δ л- неговото удължаване.
4) Закон за пълзенето .
Изследванията показват, че всички материали са силно разнородни в малки площи. Схематичната структура на стоманата е показана на фиг. 8.2.
Някои от компонентите имат свойствата на течност, така че много материали под натоварване получават допълнително удължение с течение на времето 
(фиг. 8.3.) (метали при високи температури, бетон, дърво, пластмаси - при нормални температури). Това явление се нарича пълзенематериал.
Законът за течностите е: колкото по-голяма е силата, толкова по-голяма е скоростта на движение на тялото в течността. Ако тази зависимост е линейна (т.е. силата е пропорционална на скоростта), тогава тя може да се запише като:
д 
Ако преминем към относителните сили и относителните удължения, получаваме
Ето индекса " кр
"означава, че се взема предвид частта от удължението, причинена от пълзенето на материала. Механични характеристики 
наречен коефициент на вискозитет.
Закон за запазване на енергията.
Помислете за натоварена греда
Нека въведем концепцията за преместване на точка, например,
- вертикално движение на точка B;
- хоризонтално изместване на точка С.
правомощия 
докато върши някаква работа U.
Като се има предвид, че силите 
започват да нарастват постепенно и приемайки, че те нарастват пропорционално на изместванията, получаваме:
.
Според закона за опазване: нито една работа не изчезва, тя се изразходва за извършване на друга работа или се превръща в друга енергия (енергия- това е работата, която тялото може да извърши.).
Работа на силите 
, се изразходва за преодоляване на съпротивлението на еластичните сили, възникващи в тялото ни. За да изчислим тази работа, ние вземаме предвид, че тялото може да се счита, че се състои от малки еластични частици. Нека разгледаме един от тях:
Той е обект на напрежение от съседни частици 
. Полученият стрес ще бъде 
Под влиянието 
частицата ще се удължи. Според дефиницията, удължението е удължението за единица дължина. Тогава:
Нека изчислим работата dW, което силата прави dN (тук също така се взема предвид, че силите dNзапочват да нарастват постепенно и нарастват пропорционално на движенията):
За цялото тяло получаваме:
.
работа Укоето беше извършено 
, Наречен енергия на еластична деформация.
Според закона за запазване на енергията:
6)Принцип възможни движения .
Това е един от вариантите за написване на закона за запазване на енергията.
Нека силите действат върху гредата Е 1
,
Е 2
,
…
. Те карат точките да се движат в тялото 
и напрежение 
. Да дадем тялото допълнителни малки възможни движения
. В механиката, обозначение на формата 
означава фразата „възможна стойност на количеството А" Тези възможни движения ще предизвикат тялото възможни допълнителни деформации
. Те ще доведат до появата на допълнителни външни сили и напрежения 
,
δ.
Нека изчислим работата на външните сили върху допълнителни възможни малки премествания:
Тук 
- допълнителни движения на онези точки, в които се прилагат сили Е 1
,
Е 2
,
…
Помислете отново за малък елемент с напречно сечение dA и дължина дз (виж фиг. 8.5. и 8.6.). Според дефиницията допълнително удължение дзна този елемент се изчислява по формулата:
дз= дз.
Силата на опън на елемента ще бъде:
dN = (+δ) dA ≈ dA..
Работата на вътрешните сили върху допълнителните премествания се изчислява за малък елемент, както следва:
dW = dN dz = dA dz = dV
СЪС 
сумирайки енергията на деформация на всички малки елементи, получаваме общата енергия на деформация:
Закон за запазване на енергията У = Uдава:
.
Това съотношение се нарича принцип на възможните движения(нарича се още принцип на виртуалните движения).По същия начин можем да разгледаме случая, когато действат и тангенциални напрежения. Тогава можем да получим това за енергията на деформация Уще бъде добавен следният термин:
Тук е напрежението на срязване, е преместването на малкия елемент. Тогава принцип на възможните движенияще приеме формата:
За разлика от предишната форма на записване на закона за запазване на енергията, тук няма предположение, че силите започват да нарастват постепенно и те нарастват пропорционално на преместванията
7) Ефект на Поасон.
Нека разгледаме модела на удължаване на пробата:
Феноменът на скъсяване на елемент на тялото в посока на удължаване се нарича Ефект на Поасон.
Нека намерим надлъжната относителна деформация.
Относителната напречна деформация ще бъде:
Коефициент на Поасонколичеството се нарича:
За изотропни материали (стомана, чугун, бетон) коефициент на Поасон
Това означава, че в напречна посока деформацията по-малконадлъжно
Забележка
: съвременните технологии могат да създават композитни материали с коефициент на Поасон >1, тоест напречната деформация ще бъде по-голяма от надлъжната. Например, такъв е случаят с материал, подсилен с твърди влакна под нисък ъгъл 
<<1
(см. рис.8.8.). Оказывается, что коэффициент
Пуассона при этом почти пропорционален
величине
, т.е. по-малкото 
, толкова по-голям е коефициентът на Поасон.
Фиг.8.8. Фиг.8.9
Още по-изненадващ е материалът, показан на (Фиг. 8.9.), а за такава армировка има парадоксален резултат - надлъжното удължаване води до увеличаване на размера на тялото в напречна посока.
8) Обобщен закон на Хук.
Нека разгледаме елемент, който се простира в надлъжна и напречна посока. Нека намерим деформацията, която възниква в тези посоки. 
Нека изчислим деформацията 
, произтичащи от действието 
:
Нека разгледаме деформацията от действието 
, който възниква в резултат на ефекта на Поасон:
Общата деформация ще бъде:
Ако е валидно и 
, тогава ще бъде добавено още едно скъсяване по посока на оста x 
.
Следователно: 
По същия начин: 
Тези отношения се наричат обобщен закон на Хук.
Интересно е, че когато се пише законът на Хук, се прави предположение за независимостта на деформациите на удължение от деформациите на срязване (за независимост от напреженията на срязване, което е едно и също нещо) и обратно. Експериментите добре потвърждават тези предположения. Гледайки напред, отбелязваме, че силата, напротив, силно зависи от комбинацията от тангенциални и нормални напрежения.
Забележка: Горните закони и предположения се потвърждават от многобройни преки и косвени експерименти, но, както всички други закони, те имат ограничен обхват на приложение.
Законът на Хук е открит през 17 век от англичанина Робърт Хук. Това откритие за разтягането на пружина е един от законите на теорията на еластичността и играе важна роля в науката и технологиите.
Определение и формула на закона на Хук
Формулировката на този закон е следната: еластичната сила, която се появява в момента на деформация на тялото, е пропорционална на удължението на тялото и е насочена обратно на движението на частиците на това тяло спрямо други частици по време на деформация.
Математическата нотация на закона изглежда така:
Ориз. 1. Формула на закона на Хук
Където Fupr– съответно еластичната сила, х– удължение на тялото (разстоянието, с което се променя първоначалната дължина на тялото), и к– коефициент на пропорционалност, наречен твърдост на тялото. Силата се измерва в нютони, а удължението на тялото се измерва в метри.
За да разкриете физическия смисъл на твърдостта, трябва да замените единицата, в която се измерва удължението, във формулата на закона на Хук - 1 m, като предварително сте получили израз за k.
Ориз. 2. Формула за твърдост на тялото
Тази формула показва, че твърдостта на тялото е числено равна на еластичната сила, която възниква в тялото (пружината), когато се деформира с 1 м. Известно е, че твърдостта на пружината зависи от нейната форма, размер и материал от които е направено тялото.
Еластична сила
Сега, след като знаем каква формула изразява закона на Хук, е необходимо да разберем неговата основна стойност. Основната величина е еластичната сила. Появява се в определен момент, когато тялото започне да се деформира, например при свиване или разтягане на пружина. Тя е насочена в посока, обратна на гравитацията. Когато еластичната сила и силата на тежестта, действащи върху тялото, се изравнят, опората и тялото спират.
Деформацията е необратима промяна, която настъпва в размера и формата на тялото. Те са свързани с движението на частиците една спрямо друга. Ако човек седи на мек стол, тогава столът ще се деформира, тоест характеристиките му ще се променят. Предлага се в различни видове: огъване, разтягане, компресия, срязване, усукване.
Тъй като еластичната сила е свързана по произход с електромагнитните сили, трябва да знаете, че тя възниква поради факта, че молекулите и атомите - най-малките частици, които изграждат всички тела - се привличат и отблъскват. Ако разстоянието между частиците е много малко, тогава те са засегнати от силата на отблъскване. Ако това разстояние се увеличи, тогава върху тях ще действа силата на привличане. По този начин разликата между силите на привличане и отблъскване се проявява в еластичните сили.
Еластичната сила включва силата на реакция на земята и телесното тегло. Силата на реакцията е от особен интерес. Това е силата, която действа върху тялото, когато е поставено върху която и да е повърхност. Ако тялото е окачено, тогава силата, действаща върху него, се нарича сила на опън на нишката.
Характеристики на еластичните сили
Както вече разбрахме, еластичната сила възниква по време на деформация и е насочена към възстановяване на първоначалните форми и размери, строго перпендикулярни на деформираната повърхност. Еластичните сили също имат редица характеристики.
- възникват по време на деформация;
- те се появяват в две деформируеми тела едновременно;
- те са перпендикулярни на повърхността, спрямо която се деформира тялото.
- те са противоположни по посока на изместването на телесните частици.
Прилагане на закона на практика
Законът на Хук се прилага както в техническите и високотехнологични устройства, така и в самата природа. Например, еластичните сили се срещат в часовниковите механизми, в амортисьорите в транспорта, във въжетата, гумените ленти и дори в човешките кости. Принципът на закона на Хук е в основата на динамометъра, устройство, използвано за измерване на сила.