Физика 7 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 92

   Когда тело подвергается упругой деформации, в нем возникает сила, направленная на возвращение к исходному состоянию. Эта сила известна как сила упругости.

   Когда деформация не исчезает после прекращения внешнего воздействия, это свидетельствует о пластическом характере изменения. Если же форма восстанавливается полностью при снятии нагрузки, то такая деформация является упругой.

   Фундаментальное соотношение, известное как закон Гука, гласит, что сила, проявляющаяся при упругом изменении формы объекта, находится в прямой пропорциональности с величиной произведенного искажения.

   Напряжение, возникающее в пружине благодаря ее упругим свойствам, находится в прямой зависимости от ее внутренней жесткости и величины произведенной деформации, выраженной в виде удлинения.

   При анализе конструкций можно выделить следующие типы деформаций: несущие опоры (столбы) подвержены изгибающим нагрузкам, верхняя перекладина качелей также испытывает изгиб. Натяжение тросов приводит к их растяжению, а сиденье, в свою очередь, деформируется под действием изгиба.

   Сохранение горизонтального положения стержня невозможно, поскольку при идентичном воздействии его длина будет варьироваться, что приведет к еще большему растяжению пружины.

   Неверно полагать, что сила, возникающая в пружине при ее растяжении или сжатии, напрямую связана с ее жесткостью. Правильнее говорить, что эта сила пропорциональна тому, насколько пружина растянулась или сжалась. Ведь как только деформация прекращается, исчезает и сила, которая ее преодолевала. Жесткость же — это мера того, насколько упруго тело сопротивляется изменению своей формы. Если соединить несколько пружин друг за другом (последовательно), их общая способность сопротивляться деформации уменьшится. А если соединить их бок о бок (параллельно), то эта способность, наоборот, увеличится.

   Присутствие автомобиля на поверхности земли приводит к тому, что грунт подвергается компрессионным деформациям. Масса транспортного средства оказывает давление, вызывая уплотнение и сжатие почвы непосредственно под колесами. В результате этого воздействия происходят следующие трансформации: почва сжимается и уплотняется под тяжестью автомобиля. Это сопровождается уменьшением воздушных пор в ее структуре, что негативно сказывается на ее качестве и характеристиках. Кроме того, возможны смещения грунта, способствующие формированию колеи.

   Любой материальный объект, включая стержень, служащий опорой для люстры, представляет собой сложную структуру, образованную бесчисленным множеством мельчайших составляющих — атомов и молекул. Эти частицы удерживаются вместе посредством внутренних связей, присущих данному веществу. Когда на стержень оказывается подвешен вес люстры, он подвергается деформации под действием гравитационной силы, генерируемой самой люстрой. В ответ на это внутри стержня активизируются силы, направленные к его центру. Эти внутренние силы противодействуют дальнейшему изменению формы и стремятся восстановить первоначальное состояние стержня. Именно эти восстанавливающие силы именуются силами упругости. Их происхождение кроется во взаимодействии между атомами и молекулами, составляющими твердое тело. При деформации, вызванной внешним воздействием, происходит смещение и сжатие этих микрочастиц относительно друг друга, что порождает внутренние напряжения. Как только внешняя нагрузка снимается, атомы и молекулы стремятся занять свои прежние позиции, нивелируя возникшую деформацию. Это стремление и проявляется в виде сил упругости, действующих в направлении, противоположном деформации, и стремящихся вернуть объект в его исходную конфигурацию.

   Величина, выражающая отношение упругой силы к величине деформации, обозначается как коэффициент пропорциональности k и именуется жёсткостью. Прямая зависимость между жёсткостью объекта и его сопротивляемостью деформации означает, что при одинаковых внешних воздействиях более жёсткое тело испытывает меньшие изменения формы. Исходя из формулы k = $$ \frac{F_{\text {упр }}}{ΔΙ} $$, в Международной системе единиц (СИ) жёсткость измеряется в ньютонах на метр (Н/м). Следует отметить, что жёсткость является характеристикой, определяемой как природой материала, из которого изготовлено тело, так и его геометрическими параметрами, и устанавливается посредством экспериментальных исследований.