Formula rigidității arcului este poate cel mai important punct în tema acestor elemente elastice. La urma urmei, rigiditatea este cea care joacă un rol foarte important în motivul pentru care aceste componente sunt utilizate atât de larg.

Astăzi, practic nicio industrie nu se poate lipsi de arcuri; acestea sunt utilizate în construcția de instrumente și mașini-unelte, agricultură, producția de echipamente minieră și feroviară, energie și alte industrii. Ei servesc cu fidelitate în locurile cele mai importante și critice ale diferitelor unități, unde caracteristicile lor inerente sunt cerute, în primul rând, rigiditatea arcului, a cărui formulă este, în general, foarte simplă și familiară copiilor de la școală.

Caracteristicile muncii

Orice arc este un produs elastic, care este supus sarcinilor statice, dinamice și ciclice în timpul funcționării. Caracteristica principală a acestei piese este că se deformează sub forța externă, iar când impactul se oprește, își restabilește forma și dimensiunile geometrice originale. În perioada de deformare, se acumulează energie, în timpul restaurării - transferul acesteia.

Această proprietate de a reveni la forma inițială a adus utilizarea pe scară largă a acestor piese: sunt excelente amortizoare, elemente de supapă care previn excesul de presiune, accesorii pentru instrumente de măsură. În aceste și alte situații, datorită capacității de a se deforma elastic, ele îndeplinesc o muncă importantă, astfel încât de la ei se solicită calitate și fiabilitate înaltă.

Tipuri de arcuri

Există multe tipuri de aceste piese, cele mai comune sunt arcurile de tracțiune și compresie.

• Primul dintre ele fără sarcină are un pas zero, adică bobina este în contact cu bobina. În procesul de deformare, se întind, lungimea lor crește. Terminarea sarcinii este însoțită de revenirea la forma sa originală - din nou bobină la bobină.
• Acesta din urmă, dimpotrivă, se înfășoară inițial cu un anumit pas între viraje și se micșorează sub sarcină. Contactul virajelor este un limitator natural pentru expunerea continuă.

Inițial, pentru arcul de tracțiune a fost găsit raportul dintre masa sarcinii suspendate pe acesta și modificarea dimensiunii sale geometrice, care a devenit baza pentru formula pentru rigiditatea arcului prin masă și lungime.

Ce alte tipuri de arcuri sunt

Dependența deformării de forța exterioară aplicată este valabilă și pentru alte tipuri de piese elastice: torsiune, încovoiere, în formă de disc și altele. Nu contează în ce forțe plane li se aplică: în cel în care se află linia axială, sau perpendiculară pe aceasta, deformația produsă este proporțională cu forța sub care s-a produs.

Principalele caracteristici

Indiferent de tipul de arcuri, caracteristicile muncii lor asociate cu deformarea constantă necesită următorii parametri:

• Capacitatea de a menține o valoare constantă a elasticității pentru o perioadă dată.
• plasticitate.
• Rezistență la relaxare, datorită căreia deformările nu devin ireversibile.
• Forța, adică capacitatea de a rezista la diferite tipuri de sarcini: statice, dinamice, șoc.

Fiecare dintre aceste caracteristici este importantă, cu toate acestea, atunci când alegeți o componentă elastică pentru o anumită lucrare, rigiditatea sa este interesată în primul rând de rigiditatea sa ca un indicator important al faptului că este potrivit pentru acest caz și cât timp va funcționa.

Ce este rigiditatea

Rigiditatea este o caracteristică a unei piese care arată cât de ușor sau simplu va fi să o comprimați, cât de multă forță trebuie aplicată pentru a face acest lucru. Rezultă că deformația care apare sub sarcină este cu atât mai mare, cu atât forța aplicată este mai mare (la urma urmei, forța elastică care apare în opoziție cu aceasta are aceeași valoare în modul). Prin urmare, este posibil să se determine gradul de deformare, cunoscând forța elasticității (forța aplicată) și invers, cunoscând deformația necesară, se poate calcula ce forță este necesară.

Fundamentele fizice ale conceptului de rigiditate/elasticitate

Forța care acționează asupra arcului își schimbă forma. De exemplu, arcurile de tracțiune/compresiune se scurtează sau se lungesc sub influența unei forțe externe. Conform legii lui Hooke (acesta este numele formulei care vă permite să calculați coeficientul de rigiditate a arcului), forța și deformarea sunt proporționale între ele în limitele elasticității unei anumite substanțe. În opoziție cu sarcina aplicată din exterior, apare o forță care este aceeași ca mărime și opusă ca semn, care are ca scop restabilirea dimensiunilor originale ale piesei și a formei acesteia.

Natura acestei forțe elastice este electromagnetică, ea apare ca urmare a unei interacțiuni speciale între elementele structurale (molecule și atomi) materialului din care este făcută această piesă. Astfel, cu cât rigiditatea este mai mare, adică cu cât este mai dificilă întinderea/comprimarea piesei elastice, cu atât coeficientul de elasticitate este mai mare. Acest indicator este utilizat, în special, atunci când alegeți un anumit material pentru fabricarea arcurilor pentru utilizare în diferite situații.

Cum a apărut prima versiune a formulei

Formula de calcul a rigidității unui arc, care se numește legea lui Hooke, a fost stabilită experimental. În cursul experimentelor cu sarcini de diferite mase suspendate pe un element elastic, a fost măsurată mărimea întinderii acestuia. Așa că s-a dovedit că aceeași piesă de testare sub sarcini diferite suferă deformații diferite. Mai mult, suspendarea unui anumit număr de greutăți, identice ca masă, a arătat că fiecare greutate adăugată/înlăturată crește/reduce lungimea elementului elastic cu aceeași cantitate.

Ca rezultat al acestor experimente, a apărut următoarea formulă: kx \u003d mg, unde k este o constantă a coeficientului pentru un anumit arc, x este modificarea lungimii arcului, m este masa acestuia și g este accelerația cădere liberă (valoarea aproximativă este de 9,8 m/s²).

Astfel, s-a descoperit proprietatea rigidității care, la fel ca formula de determinare a coeficientului de elasticitate, își găsește cea mai largă aplicație în orice industrie.

Formula de rigiditate

Formula studiată de școlari moderni, cum să găsească coeficientul de rigiditate a arcului, este raportul dintre forță și mărime, care arată modificarea lungimii arcului în funcție de amploarea acestui impact (sau

egal cu acesta în modulul forţei elastice). Această formulă arată astfel: F = -kx. Din această formulă, coeficientul de rigiditate al elementului elastic este egal cu raportul dintre forța elastică și modificarea lungimii acestuia. În sistemul internațional SI de unități de mărime fizică, se măsoară în newtoni pe metru (N/m).

O altă modalitate de a scrie formula: coeficientul Young

Deformarea la tracțiune/compresivă în fizică poate fi descrisă și printr-o lege Hooke ușor modificată. Formula include valorile deformarii relative (raportul dintre modificarea lungimii și valoarea sa inițială) și stresul (raportul forței la aria secțiunii transversale a piesei). Deformația și efortul relativ conform acestei formule sunt proporționale, iar coeficientul de proporționalitate este reciproca modulului lui Young.

Modulul Young este interesant prin faptul că este determinat numai de proprietățile materialului și nu depinde în niciun fel nici de forma piesei, nici de dimensiunile acesteia.

De exemplu, modulul Young pentru 100

dacă este aproximativ egal cu unu cu unsprezece zerouri (unitate - N / mp).

Sensul conceptului de coeficient de rigiditate

Coeficient de rigiditate - coeficient de proporționalitate din legea lui Hooke. Se mai numește pe bună dreptate și coeficientul de elasticitate.

De fapt, arată cantitatea de forță care trebuie aplicată elementului elastic pentru a-și modifica lungimea cu una (în sistemul de măsurare utilizat).

Valoarea acestui parametru depinde de mai mulți factori care caracterizează arcul:

• Materialul folosit la fabricarea sa.
• Forme și caracteristici de design.
• dimensiuni geometrice.

Conform acestui indicator, puteți

pentru a concluziona cât de rezistent este produsul la efectele sarcinilor, adică care va fi rezistența acestuia atunci când se aplică o influență externă.

Caracteristici ale calculului arcurilor

Arătând cum să găsiți rigiditatea unui arc, formula este probabil una dintre cele mai utilizate de designerii moderni. La urma urmei, aceste părți elastice sunt folosite aproape peste tot, adică este necesar să se calculeze comportamentul lor și să se aleagă pe cele care vor face față în mod ideal sarcinilor lor.

Legea lui Hooke arată foarte simplist dependența deformării unei piese elastice de forța aplicată; inginerii folosesc formule mai precise pentru calcularea coeficientului de rigiditate, ținând cont de toate caracteristicile procesului în curs.

De exemplu:

• Ingineria modernă consideră un arc cilindric răsucit ca o spirală de sârmă cu secțiune transversală circulară, iar deformarea acestuia sub influența forțelor existente în sistem este reprezentată de un set de deplasări elementare.
• Când îndoirea este deformată, deformarea este considerată a fi deformarea unei tije situate cu capetele pe suporturi.

Caracteristici de calcul a rigidității conexiunilor cu arc

Un punct important este calculul mai multor elemente elastice conectate în serie sau în paralel.

Cu o aranjare paralelă a mai multor părți, rigiditatea generală a acestui sistem este determinată de o simplă sumă a coeficienților componentelor individuale. După cum puteți vedea cu ușurință, rigiditatea sistemului este mai mare decât cea a unei singure piese.

Cu o aranjare secvențială, formula este mai complexă: reciproca rigidității totale este egală cu suma reciprocelor rigidității fiecărei componente. În această variantă, suma este mai mică decât termenii.

Folosind aceste dependențe, este ușor să determinați alegerea corectă a componentelor elastice pentru un anumit caz.

Natura, fiind o manifestare macroscopică a interacțiunii intermoleculare. În cel mai simplu caz de întindere/comprimare a corpului, forța elastică este îndreptată opus deplasării particulelor corpului, perpendicular pe suprafață.

Vectorul forță este opus direcției de deformare a corpului (deplasarea moleculelor sale).

legea lui Hooke

În cel mai simplu caz al deformațiilor elastice mici unidimensionale, formula forței elastice are forma:

,

unde este rigiditatea corpului, este magnitudinea deformarii.

În formularea verbală, legea lui Hooke se citește după cum urmează:

Forța elastică care rezultă din deformarea corpului este direct proporțională cu alungirea corpului și este îndreptată opus direcției de mișcare a particulelor corpului față de alte particule în timpul deformării.

Deformații neliniare

Odată cu creșterea mărimii deformării, legea lui Hooke încetează să funcționeze, forța elastică începe să depindă într-un mod complex de mărimea tensiunii sau compresiei.

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „Forța elasticității” în alte dicționare:

forță elastică- energie elastică - Subiecte industria petrolului și gazelor Sinonime energie elastică EN energie elastică ... Manualul Traducătorului Tehnic

forță elastică- tamprumo jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vidinės kūno jėgos, veikiančios prieš jį deformuojančias išorines jėgas ir iš dalies ar visiškai atkuriančios deformuojojo kūnių tūrės (skýjės) kųųijoije (sky) Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

forță elastică- tamprumo jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. forță elastică vok. elastische Kraft, f rus. forță elastică, f; forţă elastică, fpranc. forță elastică, f … Fizikos terminų žodynas

FORTA- măsurarea cantității vectoriale a impactului mecanic asupra corpului de la alte corpuri, precum și intensitatea altor corpuri fizice. procese și domenii. Forțele sunt diferite: (1) S. Ampère, forța cu care (vezi) acționează asupra unui conductor cu curent; direcția vectorului forță ...... Marea Enciclopedie Politehnică

„puterea” redirecționează aici; vezi și alte sensuri. Dimensiunea forței LMT−2 unități SI ... Wikipedia

„puterea” redirecționează aici; vezi și alte sensuri. Dimensiunea forței LMT−2 unități SI newton ... Wikipedia

Exist., f., folosi. max. adesea Morfologie: (nu) ce? putere pentru ce? putere, (vezi) ce? putere decât? putere despre ce? despre putere; pl. ce? putere, (nu) ce? putere pentru ce? forțe, (vezi) ce? putere decât? forțe despre ce? despre forțe 1. Capacitatea celor vii se numește putere ... ... Dicționarul lui Dmitriev

Ramă a mecanicii, în care se studiază deplasările, deformațiile și tensiunile apărute în corpurile elastice în repaus sau în mișcare sub acțiunea unei sarcini. U. t. baza calculelor pentru rezistență, deformabilitate și stabilitate în construcții, afaceri, aviație și ... ... Enciclopedia fizică

Ramă a mecanicii, în care se studiază deplasările, deformațiile și tensiunile apărute în corpurile elastice în repaus sau în mișcare sub acțiunea unei sarcini. W. t. teoretic. baza de calcul pentru rezistență, deformabilitate și stabilitate în construcție. fapta…… Enciclopedia fizică

O ramură a mecanicii (vezi mecanica) în care sunt studiate deplasările, deformațiile și tensiunile care apar în corpurile elastice în repaus sau în mișcare sub acțiunea unei sarcini. W. t. baza teoretică pentru calculul rezistenței, deformabilității și ... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Cărți

• rezistență și deformare. Teoria aplicată a elasticității Vol. 2, A. Feppl. PREFAȚĂ A EDITORULUI TRADUCEREA ÎN RUSĂ LA VOLUMUL AL DOILEA. Publicarea celui de-al doilea volum al cărții de A. Feppl și L. Feppl a fost întârziată atât de mult încât ipotezele inițiale despre plasarea rândului ...

Toate corpurile din apropierea Pământului sunt afectate de atracția acestuia. Sub influența gravitației, picăturile de ploaie, fulgii de zăpadă, frunzele rupte din ramuri cad pe Pământ.

Dar când aceeași zăpadă se întinde pe acoperiș, ea este în continuare atrasă de Pământ, dar nu cade prin acoperiș, ci rămâne în repaus. Ce îl împiedică să cadă? Acoperiş. Acționează asupra zăpezii cu o forță egală cu gravitația, dar îndreptată în sens invers. Ce este această putere?

Figura 34, a prezintă o placă culcată pe două suporturi. Dacă o greutate este plasată în mijlocul ei, atunci sub influența gravitației greutatea va începe să se miște, dar după un timp, după ce a îndoit placa, se va opri (Fig. 34, b). În acest caz, forța gravitației va fi echilibrată de forța care acționează asupra greutății din partea laterală a plăcii curbe și îndreptată vertical în sus. Această forță se numește forță elastică. Forța elastică apare în timpul deformării. Deformare este o modificare a formei sau dimensiunii corpului. Un tip de deformare este îndoirea. Cu cât suportul se îndoaie mai mult, cu atât este mai mare forța elastică care acționează din acest suport asupra corpului. Înainte ca corpul (greutatea) să fie așezat pe tablă, această forță era absentă. Pe măsură ce greutatea s-a deplasat, care și-a îndoit suportul din ce în ce mai mult, a crescut și forța elastică. În momentul în care greutatea se oprește, forța elastică a ajuns la forța gravitațională și rezultanta lor a devenit egală cu zero.

Dacă pe suport este plasat un obiect suficient de ușor, atunci deformarea acestuia se poate dovedi atât de nesemnificativă încât nu vom observa nicio modificare a formei suportului. Dar deformarea va fi tot! Si odata cu aceasta va actiona si forta elastica, prevenind caderea corpului situat pe acest suport. În astfel de cazuri (când deformarea corpului este imperceptibilă și modificarea dimensiunii suportului poate fi neglijată), forța elastică se numește susține forța de reacție.

Dacă în locul unui suport se folosește un fel de suspensie (fir, frânghie, sârmă, tijă etc.), atunci obiectul atașat de acesta poate fi ținut și în repaus. Forța gravitațională aici va fi, de asemenea, echilibrată de forța de elasticitate direcționată opus. În acest caz, forța elastică apare datorită faptului că suspensia este întinsă sub acțiunea sarcinii atașate acesteia. întinderea alt fel de distorsiune.

Forța elastică apare și când comprimare. Ea este cea care face ca arcul comprimat să se îndrepte și să împingă corpul atașat de el (vezi Fig. 27, b).

O mare contribuție la studiul forței elasticității a avut-o omul de știință englez R. Hooke. În 1660, când avea 25 de ani, a stabilit o lege care a fost numită ulterior după el. Legea lui Hooke spune:

Forța elastică care apare atunci când un corp este întins sau comprimat este proporțională cu alungirea acestuia.

Dacă alungirea corpului, adică modificarea lungimii sale, este notă cu x, iar forța elastică este notă cu control F, atunci legea lui Hooke poate fi dată după următoarea formă matematică:

F control \u003d kx,

unde k este factorul de proporționalitate, numit rigiditate corp. Fiecare corp are propria sa rigiditate. Cu cât rigiditatea unui corp (arc, sârmă, tijă etc.) este mai mare, cu atât își schimbă mai puțin lungimea sub acțiunea unei forțe date.

Unitatea SI de rigiditate este newton pe metru(1 N/m).

După ce a făcut o serie de experimente care au confirmat această lege, Hooke a refuzat să o publice. Prin urmare, de mult timp nimeni nu a știut despre descoperirea lui. Chiar și după 16 ani, încă neavând încredere în colegii săi, Hooke într-una dintre cărțile sale a dat doar o formulare criptată (anagramă) a legii sale. Ea s-a uitat

După ce a așteptat doi ani ca concurenții să-și revendice descoperirile, el și-a descifrat în sfârșit legea. Anagrama a fost descifrată astfel:

ut tensio, sic vis

(care în latină înseamnă: care este tensiunea, așa este forța). „Puterea oricărui arc”, a scris Hooke, „este proporțională cu întinderea acestuia”.

Hooke a studiat elastic deformatii. Acesta este numele deformațiilor care dispar după încetarea influenței externe. Dacă, de exemplu, un arc este întins puțin și apoi eliberat, acesta va reveni la forma inițială. Dar același arc poate fi întins atât de mult încât, după ce este eliberat, va rămâne întins. Se numesc deformații care nu dispar după încetarea influenței externe plastic.

Deformarile plastice sunt folosite in modelarea din plastilina si argila, in prelucrarea metalelor - forjare, matritare etc.

Pentru deformațiile plastice, legea lui Hooke nu este îndeplinită.

În antichitate, proprietățile elastice ale unor materiale (în special, un copac precum tisa) le-au permis strămoșilor noștri să inventeze ceapă- o armă de mână concepută pentru a arunca săgeți cu ajutorul forței elastice a unui arc întins.

Apărând cu aproximativ 12 mii de ani în urmă, arcul a existat de multe secole ca principală armă a aproape tuturor triburilor și popoarelor lumii. Înainte de inventarea armelor de foc, arcul era cea mai eficientă armă de luptă. Arcașii englezi puteau trage până la 14 săgeți pe minut, ceea ce, odată cu utilizarea masivă a arcurilor în luptă, a creat un întreg nor de săgeți. De exemplu, numărul de săgeți trase în bătălia de la Agincourt (în timpul Războiului de o sută de ani) a fost de aproximativ 6 milioane!

Utilizarea pe scară largă a acestei arme formidabile în Evul Mediu a provocat un protest justificat din partea anumitor cercuri ale societății. În 1139, Sinodul (Biserica) din Lateran, reunit la Roma, a interzis folosirea acestor arme împotriva creștinilor. Cu toate acestea, lupta pentru „dezarmarea arcului” nu a avut succes, iar arcul ca armă militară a continuat să fie folosit de oameni încă cinci sute de ani.

Îmbunătățirea designului arcului și crearea de arbalete (arbalete) au dus la faptul că săgețile trase din ele au început să străpungă orice armură. Dar știința militară nu a stat pe loc. Și în secolul al XVII-lea. arcul a fost înlocuit de arme de foc.

În zilele noastre, tirul cu arcul este doar unul dintre sporturi.

1. În ce cazuri apare forța elastică? 2. Ce se numește deformare? Dați exemple de deformații. 3. Formulați legea lui Hooke. 4. Ce este duritatea? 5. Cum diferă deformațiile elastice de cele plastice?

În natură, totul este interconectat și interacționează continuu unul cu celălalt. Fiecare dintre părțile sale, fiecare dintre componentele și elementele sale este expusă constant unui întreg complex de forțe.

În ciuda faptului că numărul este destul de mare, toate pot fi împărțite în patru tipuri:

1. Forțe de natură gravitațională.

2. Forțe de natură electromagnetică.

3. Forțe de tip puternic.

În fizică există așa ceva ca deformarea elastică. Deformarea elastică este un fenomen de deformare în care dispare după ce forțele externe încetează să mai acționeze. După o astfel de deformare, corpul își ia forma inițială. Astfel, forța elastică, a cărei definiție spune că apare în corp după deformarea elastică, este o forță potențială. O forță potențială, sau forță conservativă, este o forță în care activitatea sa nu poate fi dependentă de traiectoria sa, ci depinde doar de punctele inițiale și finale de aplicare a forțelor. Lucrul unei forțe conservatoare sau potențiale de-a lungul unui drum închis va fi zero.

Putem spune că forța elastică are natură electromagnetică. Această forță poate fi apreciată ca o manifestare macroscopică a interacțiunii dintre moleculele unei substanțe sau corpului. În orice caz, în care apare fie compresia, fie întinderea corpului, se manifestă o forță elastică. Este îndreptată împotriva forței care produce deformarea, în direcția opusă deplasării particulelor corpului dat și este perpendiculară pe suprafața corpului supus deformației. De asemenea, vectorul acestei forțe este îndreptat în direcția opusă deformării corpului (deplasarea moleculelor acestuia).

Calculul valorii forței elastice care apare în corp în timpul deformării are loc în funcție de acesta.În conformitate cu acesta, forța elastică este egală cu produsul dintre rigiditatea corpului și modificarea coeficientului de deformare a acestui corp. Conform legii lui Hooke, forța elastică care apare la o anumită deformare a unui corp sau substanță este direct proporțională cu alungirea acestui corp și este îndreptată în direcția opusă direcției în care particulele acestui corp se mișcă în raport cu alte particule în momentul deformării.

Indicele de rigiditate al unui anumit corp sau coeficientul proporțional depinde de materialul care este utilizat pentru realizarea corpului. De asemenea, rigiditatea depinde de proporțiile geometrice și de forma corpului dat. În raport cu forța elastică, există, de asemenea, o astfel de solicitare este raportul dintre modulul elastic și aria unității într-un punct dat al secțiunii luate în considerare. Dacă asociem legea lui Hooke cu acest tip de tensiune, atunci formularea sa va suna oarecum diferit. Tensiunea de tip mecanic care apare într-un corp în timpul deformării acestuia este întotdeauna proporțională cu alungirea relativă a acestui corp. Trebuie avut în vedere faptul că efectul legii lui Hooke se limitează doar la mici deformații. Există limite de deformare în care funcționează această lege. Dacă acestea sunt depășite, atunci forța elastică va fi calculată după formule complexe, indiferent de legea lui Hooke.

Continuăm trecerea în revistă a unor subiecte din secțiunea „Mecanica”. Întâlnirea noastră de astăzi este dedicată forței elasticității.

Această forță stă la baza funcționării ceasurilor mecanice, la care sunt expuse cablurile de remorcare și cablurile macaralelor, amortizoarele mașinilor și trenurilor. Este testat cu o minge și o minge de tenis, o rachetă și alte echipamente sportive. Cum apare această forță și ce legi se supune?

Cum se naște forța elasticității?

Un meteorit sub influența gravitației cade pe pământ și... îngheață. De ce? Gravitația pământului dispare? Nu. Puterea nu poate dispărea pur și simplu. În momentul contactului cu solul echilibrat de o altă forță egală cu ea ca mărime și opusă ca direcție.Și meteoritul, ca și alte corpuri de pe suprafața pământului, rămâne în repaus.

Această forță de echilibrare este forța elastică.

Aceleași forțe elastice apar în corp pentru toate tipurile de deformare:

• întindere;
• comprimare;
• forfecare;
• îndoire;
• torsiune.

Forțele rezultate din deformare se numesc elastice.

Natura forței elastice

Mecanismul apariției forțelor elastice a fost explicat abia în secolul al XX-lea, când a fost stabilită natura forțelor interacțiunii intermoleculare. Fizicienii i-au numit „uriași cu brațe scurte”. Care este sensul acestei comparații pline de spirit?

Forțele de atracție și repulsie acționează între molecule și atomii materiei. O astfel de interacțiune se datorează celor mai mici particule care fac parte din ele, purtând sarcini pozitive și negative. Aceste puteri sunt destul de mari.(de unde și cuvântul gigant), dar apar doar la distanțe foarte scurte.(cu bratele scurte). La distanțe egale cu de trei ori diametrul moleculei, aceste particule sunt atrase, năvălindu-se „cu bucurie” una spre alta.

Dar, după ce s-au atins, încep să se respingă în mod activ unul pe celălalt.

Odată cu deformarea la tracțiune, distanța dintre molecule crește. Forțele intermoleculare tind să-l scurteze. Când sunt comprimate, moleculele se apropie unele de altele, ceea ce provoacă respingerea moleculelor.

Și, deoarece toate tipurile de deformații pot fi reduse la compresie și tensiune, apariția forțelor elastice pentru orice deformații poate fi explicată prin aceste considerații.

Legea lui Hooke

Un compatriot și contemporan a studiat forțele elasticității și relația lor cu alte mărimi fizice. Este considerat fondatorul fizicii experimentale.

Om de stiinta și-a continuat experimentele timp de aproximativ 20 de ani. El a efectuat experimente privind deformarea tensiunii arcurilor prin agățarea diferitelor sarcini de ele. Sarcina suspendată a făcut ca arcul să se întindă până când forța elastică care a apărut în el a echilibrat greutatea sarcinii.

Ca urmare a numeroaselor experimente, omul de știință concluzionează: forța externă aplicată provoacă apariția unei forțe elastice egale ca mărime, acționând în sens invers.

Legea formulată de el (legea lui Hooke) este următoarea:

Forța elastică rezultată din deformarea corpului este direct proporțională cu magnitudinea deformației și este îndreptată în direcția opusă mișcării particulelor.

Formula legii lui Hooke este:

• F este modulul, adică valoarea numerică a forței elastice;
• x - modificarea lungimii corpului;
• k - coeficient de rigiditate, în funcție de forma, dimensiunea și materialul corpului.

Semnul minus indică faptul că forța elastică este direcționată în direcția opusă deplasării particulei.

Fiecare lege fizică are limitele ei de aplicare. Legea stabilită de Hooke poate fi aplicată doar deformațiilor elastice, atunci când, după îndepărtarea sarcinii, forma și dimensiunile corpului sunt complet refăcute.

În corpurile din plastic (plastilină, argilă umedă) nu are loc o astfel de restaurare.

Toate solidele au elasticitate într-o anumită măsură. Primul loc în elasticitate este ocupat de cauciuc, al doilea -. Chiar și materialele foarte elastice sub anumite sarcini pot prezenta proprietăți plastice. Acesta este utilizat pentru fabricarea de sârmă, tăind părți de formă complexă cu ștampile speciale.

Dacă aveți un cântar de bucătărie de mână (oțel), atunci greutatea maximă pentru care sunt concepute este probabil scrisă pe ele. Să zicem 2 kg. Atunci când atârnați o sarcină mai grea, arcul de oțel din interiorul lor nu își va recupera niciodată forma.

Lucrul forței elastice

Ca orice forță, forța elasticității, capabil să facă treaba.Și foarte util. Ea este protejează corpul deformabil de distrugere. Dacă ea nu face față acestui lucru, are loc distrugerea corpului. De exemplu, un cablu de macara se rupe, o coardă pe o chitară, o bandă elastică pe o praștie, un arc pe o cântar. Acest lucru are întotdeauna un semn minus, deoarece forța elastică în sine este, de asemenea, negativă.

În loc de o postfață

Înarmați cu câteva informații despre forțele elastice și deformații, putem răspunde cu ușurință la câteva întrebări. De exemplu, de ce oasele umane mari au o structură tubulară?

Îndoiți o riglă de metal sau lemn. Partea sa convexă va suferi deformare la tracțiune, iar partea concavă va experimenta comprimare. Partea de mijloc a încărcăturii nu transportă. Natura a profitat de această împrejurare, furnizând omului și animalelor oase tubulare. În procesul de mișcare, oasele, mușchii și tendoanele suferă tot felul de deformări. Structura tubulară a oaselor facilitează foarte mult greutatea acestora, fără a le afecta deloc rezistența.

Tulpinile culturilor de cereale au aceeași structură. Rafalele de vânt le îndoaie spre pământ, iar forțele elastice ajută la îndreptare. Apropo, și cadrul bicicletei este făcut din tuburi, nu tije: greutatea este mult mai mică și metalul se economisește.

Legea stabilită de Robert Hooke a servit drept bază pentru crearea teoriei elasticității. Calculele efectuate după formulele acestei teorii permit asigura durabilitatea structurilor înalte și a altor structuri.

Dacă acest mesaj ți-a fost de folos, m-aș bucura să te văd