Ang puwersa na ito ay lumitaw bilang isang resulta ng pagpapapangit (mga pagbabago sa paunang estado ng bagay). Halimbawa, kapag nag-stretch tayo ng spring, pinapataas natin ang distansya sa pagitan ng mga molecule ng spring material. Kapag ini-compress namin ang spring, binabawasan namin ito. Kapag tayo ay umiikot o lumipat. Sa lahat ng mga halimbawang ito, lumitaw ang isang puwersa na pumipigil sa pagpapapangit - ang nababanat na puwersa.

Batas ni Hooke

Ang nababanat na puwersa ay nakadirekta sa tapat ng pagpapapangit.

Dahil ang katawan ay kinakatawan bilang isang materyal na punto, ang puwersa ay maaaring ilarawan mula sa gitna

Kapag nakakonekta sa serye, halimbawa, mga spring, ang higpit ay kinakalkula ng formula

Kapag konektado sa parallel, ang higpit

Sample na paninigas. Modulus ni Young.

Ang modulus ni Young ay nagpapakilala sa mga nababanat na katangian ng isang sangkap. Ito ay isang palaging halaga na nakasalalay lamang sa materyal, ang pisikal na estado nito. Nailalarawan ang kakayahan ng isang materyal na labanan ang makunat o compressive na pagpapapangit. Ang halaga ng modulus ni Young ay tabular.

Timbang ng katawan

Ang bigat ng katawan ay ang puwersa kung saan kumikilos ang isang bagay sa isang suporta. Sabi mo gravity! Ang pagkalito ay nangyayari sa mga sumusunod: sa katunayan, kadalasan ang bigat ng katawan ay katumbas ng puwersa ng grabidad, ngunit ang mga puwersang ito ay ganap na naiiba. Ang gravity ay ang puwersa na nagreresulta mula sa pakikipag-ugnayan sa Earth. Ang timbang ay resulta ng pakikipag-ugnayan sa suporta. Ang puwersa ng grabidad ay inilalapat sa gitna ng grabidad ng bagay, habang ang bigat ay ang puwersa na inilalapat sa suporta (hindi sa bagay)!

Walang formula para sa pagtukoy ng timbang. Ang puwersang ito ay tinutukoy ng titik.

Ang puwersa ng reaksyon ng suporta o elastikong puwersa ay lumitaw bilang tugon sa epekto ng isang bagay sa isang suspensyon o suporta, samakatuwid ang bigat ng katawan ay palaging kapareho ng bilang ng elastikong puwersa, ngunit may kabaligtaran na direksyon.

Ang puwersa ng reaksyon ng suporta at ang bigat ay mga puwersa ng parehong kalikasan, ayon sa ika-3 batas ni Newton sila ay pantay at magkasalungat na direksyon. Ang timbang ay isang puwersa na kumikilos sa isang suporta, hindi sa isang katawan. Ang puwersa ng grabidad ay kumikilos sa katawan.

Maaaring hindi katumbas ng gravity ang timbang ng katawan. Maaari itong maging mas marami o mas kaunti, o maaaring maging zero ang timbang. Ang estadong ito ay tinatawag kawalan ng timbang. Ang kawalan ng timbang ay isang estado kapag ang isang bagay ay hindi nakikipag-ugnayan sa isang suporta, halimbawa, ang estado ng paglipad: mayroong gravity, ngunit ang timbang ay zero!

Posibleng matukoy ang direksyon ng acceleration kung matukoy natin kung saan nakadirekta ang resultang puwersa.

Tandaan na ang timbang ay isang puwersa, na sinusukat sa Newtons. Paano tama na sagutin ang tanong: "Magkano ang iyong timbang"? Sumasagot kami ng 50 kg, hindi pinangalanan ang timbang, ngunit ang aming masa! Sa halimbawang ito, ang ating timbang ay katumbas ng gravity, na humigit-kumulang 500N!

Overload- ang ratio ng timbang sa gravity

Lakas ni Archimedes

Ang puwersa ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng isang katawan sa isang likido (gas), kapag ito ay nahuhulog sa isang likido (o gas). Ang puwersang ito ay nagtutulak sa katawan palabas ng tubig (gas). Samakatuwid, ito ay nakadirekta patayo pataas (tulak). Natutukoy ng formula:

Sa hangin, napapabayaan natin ang puwersa ni Archimedes.

Kung ang puwersa ng Archimedes ay katumbas ng puwersa ng grabidad, lumulutang ang katawan. Kung ang puwersa ng Archimedes ay mas malaki, pagkatapos ito ay tumataas sa ibabaw ng likido, kung ito ay mas mababa, ito ay lumulubog.

mga puwersang elektrikal

May mga puwersa ng pinagmulan ng kuryente. Nangyayari sa pagkakaroon ng isang electric charge. Ang mga puwersang ito, tulad ng puwersa ng Coulomb, puwersa ng Ampère, puwersa ng Lorentz.

Mga batas ni Newton

Batas I ni Newton

May mga ganitong sistema ng sanggunian, na tinatawag na inertial, na may paggalang kung saan ang mga katawan ay nagpapanatili ng kanilang bilis na hindi nagbabago, kung hindi sila apektado ng ibang mga katawan o ang pagkilos ng iba pang mga pwersa ay nabayaran.

Batas II ni Newton

Ang acceleration ng isang katawan ay direktang proporsyonal sa resulta ng mga puwersa na inilapat sa katawan at inversely proporsyonal sa masa nito:

Ang ikatlong batas ni Newton

Ang mga puwersa kung saan kumikilos ang dalawang katawan sa isa't isa ay pantay sa magnitude at magkasalungat sa direksyon.

Lokal na frame ng sanggunian - ito ay isang frame ng sanggunian, na maaaring ituring na inertial, ngunit lamang sa isang walang katapusang maliit na kapitbahayan ng anumang isang punto ng espasyo-oras, o lamang sa kahabaan ng anumang isang bukas na linya ng mundo.

Mga pagbabagong-anyo ng Galilea. Ang prinsipyo ng relativity sa klasikal na mekanika.

Mga pagbabagong-anyo ng Galilea. Isaalang-alang ang dalawang frame ng reference na gumagalaw na may kaugnayan sa isa't isa at may pare-parehong bilis v 0. Isa sa mga frame na ito ay ilalarawan ng titik K. Ipagpalagay natin na ito ay hindi gumagalaw. Pagkatapos ang pangalawang sistemang K ay kikilos nang patuwid at pare-pareho. Pinipili namin ang coordinate axes x,y,z ng K system at x",y",z" ng K" system upang ang x at x" axes ay magkasabay, at ang y at y" , z at z" axes ay parallel sa isa't isa. Hanapin natin ang koneksyon sa pagitan ng mga coordinate x,y,z ng ilang point P sa system K at coordinate x",y",z" ng parehong point sa system K". "+v 0 , bukod dito, maliwanag na y=y", z=z". Idagdag natin sa mga ugnayang ito ang palagay na tinatanggap sa klasikal na mekanika na ang oras sa parehong mga sistema ay dumadaloy sa parehong paraan, iyon ay, t=t". Kumuha tayo ng isang set ng apat na equation: x=x"+v 0 t;y= y";z=z"; t=t", tinatawag na Galilean transformations. Ang mekanikal na prinsipyo ng relativity. Ang posisyon na ang lahat ng mga mekanikal na phenomena sa iba't ibang mga inertial reference frame ay nagpapatuloy sa parehong paraan, bilang isang resulta kung saan imposibleng maitatag sa pamamagitan ng anumang mekanikal na mga eksperimento kung ang sistema ay nakapahinga o gumagalaw nang pantay at rectilinearly ay tinatawag na prinsipyo ng relativity ng Galileo . Paglabag sa klasikal na batas ng pagdaragdag ng mga bilis. Batay sa pangkalahatang prinsipyo ng relativity (walang pisikal na karanasan ang maaaring makilala ang isang inertial frame mula sa isa pa), na binuo ni Albert Einstein, binago ni Lawrence ang mga pagbabagong-anyo ni Galileo at nakuha: x "= (x-vt) /  (1-v 2 / c 2 ); y "=y; z "= z; t" \u003d (t-vx / c 2) /  (1-v 2 / c 2). Ang mga pagbabagong ito ay tinatawag na mga pagbabagong Lawrence.

Kung mas malaki ang pagpapapangit ng katawan, mas malaki ang nababanat na puwersa na lumabas dito. Nangangahulugan ito na ang pagpapapangit at ang nababanat na puwersa ay magkakaugnay, at ang isang pagbabago sa isang halaga ay maaaring gamitin upang hatulan ang isang pagbabago sa isa pa. Kaya, alam ang pagpapapangit ng katawan, posible na kalkulahin ang nababanat na puwersa na nagmumula dito. O, alam ang puwersa ng pagkalastiko, matukoy ang antas ng pagpapapangit ng katawan.

Kung ang isang iba't ibang bilang ng mga timbang ng parehong masa ay nasuspinde mula sa isang spring, kung gayon ang higit pa sa kanila ay nasuspinde, mas ang tagsibol ay mag-uunat, iyon ay, ito ay mag-deform. Kung mas nakaunat ang tagsibol, mas malaki ang nababanat na puwersa sa loob nito. Bukod dito, ipinapakita ng karanasan na ang bawat kasunod na sinuspinde na timbang ay nagdaragdag sa haba ng tagsibol sa parehong halaga.

Kaya, halimbawa, kung ang orihinal na haba ng tagsibol ay 5 cm, at ang pagbitin ng isang timbang dito ay tumaas ito ng 1 cm (i. ang haba ay magiging 7 cm ), at tatlo - sa pamamagitan ng 3 cm (ang haba ng tagsibol ay magiging 8 cm).

Kahit na bago ang eksperimento, alam na ang timbang at ang nababanat na puwersa na nagmumula sa ilalim ng pagkilos nito ay direktang proporsyonal sa bawat isa. Ang maraming pagtaas sa timbang ay magpapataas ng lakas ng pagkalastiko sa parehong halaga. Ipinapakita ng karanasan na ang pagpapapangit ay nakasalalay din sa timbang: ang maraming pagtaas sa timbang ay nagpapataas ng pagbabago sa haba ng parehong kadahilanan. Nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng pag-aalis ng timbang, posible na magtatag ng isang direktang proporsyonal na relasyon sa pagitan ng nababanat na puwersa at pagpapapangit.

Kung tinutukoy natin ang pagpahaba ng tagsibol bilang resulta ng pag-unat nito bilang x o bilang ∆l (l 1 - l 0, kung saan ang l 0 ay ang paunang haba, l 1 ang haba ng nakaunat na tagsibol), kung gayon ang pag-asa ng ang nababanat na puwersa sa pag-igting ay maaaring ipahayag ng sumusunod na pormula:

F control \u003d kx o F control \u003d k∆l, (∆l \u003d l 1 - l 0 \u003d x)

Ang formula ay gumagamit ng koepisyent k . Ipinapakita nito ang eksaktong relasyon sa pagitan ng nababanat na puwersa at pagpahaba. Pagkatapos ng lahat, ang pagpahaba para sa bawat sentimetro ay maaaring tumaas ang nababanat na puwersa ng isang tagsibol ng 0.5 N, ang pangalawa sa pamamagitan ng 1 N, at ang pangatlo sa pamamagitan ng 2 N. Para sa unang tagsibol, ang formula ay magmumukhang F control \u003d 0.5x, para sa ang pangalawa - F control \u003d x, para sa pangatlo - F control = 2x.

Ang coefficient k ay tinatawag katigasan mga bukal. Kung mas matigas ang tagsibol, mas mahirap itong iunat, at mas malaki ang halaga ng k. At ang mas maraming k, mas malaki ang magiging elastic force (F control) na may pantay na mga elongation (x) ng iba't ibang spring.

Ang higpit ay depende sa materyal na kung saan ginawa ang spring, ang hugis at sukat nito.

Ang unit ng stiffness ay N/m (newton per meter). Ang katigasan ay nagpapakita kung gaano karaming mga newtons (kung gaano karaming puwersa) ang dapat ilapat sa isang bukal upang maiunat ito ng 1 m. O kung gaano karaming metro ang aabutin ng isang bukal kung ang isang puwersa ng 1 N ay inilapat upang iunat ito. Halimbawa, isang puwersa ng Ang 1 N ay inilapat sa isang bukal, at ito ay nakaunat ng 1 cm (0.01 m). Nangangahulugan ito na ang higpit nito ay 1 N / 0.01 m = 100 N / m.

Gayundin, kung bibigyan mo ng pansin ang mga yunit ng pagsukat, nagiging malinaw kung bakit ang higpit ay sinusukat sa N / m. Ang nababanat na puwersa, tulad ng anumang puwersa, ay sinusukat sa mga newton, at ang distansya ay sinusukat sa metro. Upang i-level ang kaliwa at kanang bahagi ng equation F control = kx sa mga yunit ng pagsukat, kinakailangan upang bawasan ang mga metro sa kanang bahagi (iyon ay, hatiin sa kanila) at magdagdag ng mga newton (iyon ay, i-multiply sa kanila ).

Ang ugnayan sa pagitan ng nababanat na puwersa at ang pagpapapangit ng isang nababanat na katawan, na inilarawan ng formula F control \u003d kx, ay natuklasan ng Ingles na siyentipiko na si Robert Hooke noong 1660, kaya ang relasyon na ito ay nagdala ng kanyang pangalan at tinawag Batas ni Hooke.

Ang nababanat na pagpapapangit ay tulad kapag, pagkatapos ng pagwawakas ng pagkilos ng mga puwersa, ang katawan ay bumalik sa orihinal na estado nito. May mga katawan na halos hindi maaaring sumailalim sa nababanat na pagpapapangit, habang para sa iba maaari itong maging malaki. Halimbawa, ang paglalagay ng isang mabigat na bagay sa isang piraso ng malambot na luad ay magbabago sa hugis nito, at ang piraso na ito ay hindi na babalik sa orihinal nitong estado nang mag-isa. Gayunpaman, kung iuunat mo ang rubber band, pagkatapos mong bitawan ito, babalik ito sa orihinal nitong sukat. Dapat tandaan na ang batas ni Hooke ay nalalapat lamang para sa mga elastic deformation.

Ginagawang posible ng formula F control \u003d kx na kalkulahin ang pangatlo mula sa kilalang dalawang dami. Kaya, alam ang inilapat na puwersa at pagpahaba, maaari mong malaman ang tigas ng katawan. Alam ang higpit at pagpahaba, hanapin ang nababanat na puwersa. At alam ang nababanat na puwersa at higpit, kalkulahin ang pagbabago sa haba.

Ang batas ni Hooke ay natuklasan noong ika-17 siglo ng Ingles na si Robert Hooke. Ang pagtuklas na ito tungkol sa pag-uunat ng isang bukal ay isa sa mga batas ng teorya ng pagkalastiko at may mahalagang papel sa agham at teknolohiya.

Kahulugan at pormula ng batas ni Hooke

Ang pagbabalangkas ng batas na ito ay ang mga sumusunod: ang nababanat na puwersa na lumilitaw sa sandali ng pagpapapangit ng katawan ay proporsyonal sa pagpahaba ng katawan at nakadirekta sa tapat ng paggalaw ng mga particle ng katawan na ito na may kaugnayan sa iba pang mga particle sa panahon ng pagpapapangit.

Ang mathematical notation ng batas ay ganito ang hitsura:

kanin. 1. Pormula ng batas ni Hooke

saan Fupr- ayon sa pagkakabanggit, ang nababanat na puwersa, x ay ang pagpahaba ng katawan (ang distansya kung saan nagbabago ang orihinal na haba ng katawan), at k- koepisyent ng proporsyonalidad, na tinatawag na paninigas ng katawan. Ang puwersa ay sinusukat sa Newtons, habang ang haba ng katawan ay sinusukat sa metro.

Upang ipakita ang pisikal na kahulugan ng katigasan, kinakailangang palitan ang yunit kung saan sinusukat ang pagpahaba - 1 m sa pormula para sa batas ni Hooke, na dati nang nakakuha ng isang expression para sa k.

kanin. 2. Formula ng paninigas ng katawan

Ang pormula na ito ay nagpapakita na ang katigasan ng isang katawan ay ayon sa bilang na katumbas ng nababanat na puwersa na nangyayari sa katawan (spring) kapag ito ay na-deform ng 1 m. Alam na ang katigasan ng isang bukal ay nakasalalay sa hugis, sukat at materyal nito mula sa na ginawa ng ibinigay na katawan.

Nababanat na puwersa

Ngayong alam na natin kung aling pormula ang nagpapahayag ng batas ni Hooke, kailangang maunawaan ang pangunahing halaga nito. Ang pangunahing dami ay ang nababanat na puwersa. Lumilitaw ito sa isang tiyak na sandali kapag ang katawan ay nagsimulang mag-deform, halimbawa, kapag ang isang spring ay naka-compress o nakaunat. Ito ay nakadirekta sa kabaligtaran ng direksyon mula sa grabidad. Kapag ang puwersa ng pagkalastiko at puwersa ng grabidad na kumikilos sa katawan ay naging pantay, ang suporta at ang katawan ay huminto.

Ang pagpapapangit ay isang hindi maibabalik na pagbabago na nangyayari sa laki ng katawan at hugis nito. Ang mga ito ay nauugnay sa paggalaw ng mga particle na may kaugnayan sa bawat isa. Kung ang isang tao ay nakaupo sa isang madaling upuan, pagkatapos ay ang pagpapapangit ay magaganap sa upuan, iyon ay, ang mga katangian nito ay magbabago. Maaari itong may iba't ibang uri: baluktot, pag-uunat, compression, paggugupit, pamamaluktot.

Dahil ang puwersa ng pagkalastiko ay kabilang sa pinagmulan nito sa mga puwersang electromagnetic, dapat mong malaman na ito ay lumitaw dahil sa katotohanan na ang mga molekula at atomo, ang pinakamaliit na mga particle na bumubuo sa lahat ng mga katawan, ay umaakit sa isa't isa at nagtataboy sa isa't isa. Kung ang distansya sa pagitan ng mga particle ay napakaliit, kung gayon ang mga ito ay apektado ng repulsive force. Kung ang distansya na ito ay tumaas, kung gayon ang puwersa ng pagkahumaling ay kikilos sa kanila. Kaya, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi ay ipinakita sa mga puwersa ng pagkalastiko.

Kasama sa nababanat na puwersa ang puwersa ng reaksyon ng suporta at ang bigat ng katawan. Ang lakas ng reaksyon ay partikular na interes. Ito ang puwersa na kumikilos sa isang katawan kapag ito ay inilagay sa ibabaw. Kung ang katawan ay nasuspinde, kung gayon ang puwersa na kumikilos dito ay tinatawag na puwersa ng pag-igting ng sinulid.

Mga tampok ng nababanat na puwersa

Tulad ng nalaman na natin, ang nababanat na puwersa ay lumitaw sa panahon ng pagpapapangit, at ito ay naglalayong ibalik ang orihinal na mga hugis at sukat na mahigpit na patayo sa deformable na ibabaw. Ang mga nababanat na puwersa ay mayroon ding ilang mga tampok.

• nangyayari ang mga ito sa panahon ng pagpapapangit;
• lumilitaw ang mga ito sa dalawang deformable na katawan nang sabay-sabay;
• ang mga ito ay patayo sa ibabaw na may paggalang sa kung saan ang katawan ay deformed.
• sila ay kabaligtaran sa direksyon sa pag-aalis ng mga particle ng katawan.

Paglalapat ng batas sa pagsasagawa

Ang batas ni Hooke ay inilapat kapwa sa teknikal at high-tech na mga aparato, at sa kalikasan mismo. Halimbawa, ang nababanat na puwersa ay matatagpuan sa orasan, sa mga shock absorber sa mga sasakyan, sa mga lubid, nababanat na mga banda, at maging sa mga buto ng tao. Ang prinsipyo ng batas ni Hooke ay ang batayan ng isang dynamometer - isang aparato kung saan ang puwersa ay sinusukat.

Alam mo at ko na kung ang isang puwersa ay kumikilos sa isang katawan, kung gayon ang katawan ay kikilos sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito. Halimbawa, ang isang snowflake ay bumagsak sa lupa dahil ito ay hinila ng Earth. At ang gravity ng Earth ay patuloy na kumikilos, ngunit ang snowflake, na umabot sa bubong, ay hindi patuloy na bumagsak, ngunit huminto, pinapanatili ang aming bahay na tuyo.

Mula sa punto ng view ng kalinisan at kaayusan sa bahay, ang lahat ay tama at lohikal, ngunit mula sa punto ng view ng pisika, dapat mayroong isang paliwanag para sa lahat. At kung ang isang snowflake ay biglang huminto sa paggalaw, kung gayon ang isang puwersa ay dapat na lumitaw na sumasalungat sa paggalaw nito. Ang puwersang ito ay kumikilos sa direksyon na kabaligtaran sa atraksyon ng Earth, at katumbas nito sa magnitude. Sa pisika, ang puwersang ito, na sumasalungat sa puwersa ng grabidad, ay tinatawag na nababanat na puwersa at pinag-aaralan sa kurso ng ikapitong baitang. Alamin natin kung ano ito.

Ano ang elastic force?

Para sa isang halimbawa na nagpapaliwanag kung ano ang isang elastic force, tandaan o isipin natin ang isang simpleng sampayan kung saan tayo nakasabit ng basang labahan. Kapag nag-hang kami ng anumang basa na bagay, ang lubid, na dati ay nakaunat nang pahalang, ay yumuko sa ilalim ng bigat ng labahan at bahagyang umuunat. Ang aming bagay, halimbawa, isang basang tuwalya, unang gumagalaw sa lupa kasama ang lubid, pagkatapos ay huminto. At kaya nangyayari ito kapag nagdaragdag sa lubid ng bawat bagong bagay. Iyon ay, ito ay malinaw na sa isang pagtaas sa puwersa ng impluwensya sa lubid, ito ay deformed hanggang sa sandali kapag ang mga puwersa ng counteraction sa pagpapapangit na ito ay naging katumbas ng bigat ng lahat ng bagay. At pagkatapos ay huminto ang pababang paggalaw. Sa madaling salita, ang gawain ng nababanat na puwersa ay upang mapanatili ang integridad ng mga bagay na ginagawa natin sa pamamagitan ng iba pang mga bagay. At kung ang puwersa ng pagkalastiko ay hindi nakayanan, kung gayon ang katawan ay hindi mababawi nang hindi mababawi. Naputol ang lubid, bumagsak ang bubong sa sobrang bigat ng niyebe, at iba pa. Kailan lumilitaw ang puwersa ng pagkalastiko? Sa sandali ng simula ng epekto sa katawan. Pagsampa namin ng labada. At nawawala kapag hinubad namin ang aming underwear. Iyon ay, kapag huminto ang epekto. Ang punto ng aplikasyon ng nababanat na puwersa ay ang punto kung saan nangyayari ang epekto. Kung sinusubukan nating basagin ang stick sa tuhod, kung gayon ang punto ng aplikasyon ng nababanat na puwersa ay ang punto kung saan pinindot natin ang stick gamit ang tuhod. Ito ay lubos na nauunawaan.

Paano mahahanap ang nababanat na puwersa: Batas ni Hooke

Upang malaman kung paano hanapin ang nababanat na puwersa, kailangan nating pamilyar sa batas ni Hooke. Ang Ingles na physicist na si Robert Hooke ang unang nagtaguyod ng pagtitiwala sa laki ng nababanat na puwersa sa pagpapapangit ng katawan. Ang pag-asa na ito ay direktang proporsyonal. Ang mas maraming pagpapapangit ay nangyayari, mas malaki ang nababanat na puwersa. Yan ay ang formula para sa nababanat na puwersa ay ang mga sumusunod:

F_control=k*∆l,

kung saan ang ∆l ay ang halaga ng pagpapapangit,
at ang k ay ang stiffness factor.

Ang stiffness coefficient, siyempre, ay iba para sa iba't ibang mga katawan at mga sangkap. Upang mahanap ito, may mga espesyal na talahanayan. Ang nababanat na puwersa ay sinusukat sa N/m(newton bawat metro).

Ang puwersa ng pagkalastiko sa kalikasan

Ang puwersa ng pagkalastiko sa kalikasan- ito ay isang kawan ng mga maya sa isang sanga ng puno, mga bungkos ng mga berry sa mga palumpong o mga takip ng niyebe sa mga spruce paws. Kasabay nito, ang pagyuko, ngunit hindi pagsuko ng mga sanga nang buong kabayanihan at ganap na walang bayad ay nagpapakita sa amin ng lakas ng pagkalastiko.

Kapag ang isang panlabas na puwersa ay kumikilos sa isang katawan, ito ay nababago (may pagbabago sa laki, dami at kadalasan ang hugis ng katawan). Sa kurso ng pagpapapangit ng isang solidong katawan, ang mga displacement ng mga particle na matatagpuan sa mga node ng kristal na sala-sala mula sa mga paunang posisyon ng balanse hanggang sa mga bagong posisyon ay nagaganap. Ang ganitong pagbabago ay pinipigilan ng mga puwersa kung saan nakikipag-ugnayan ang mga particle. Bilang isang resulta, lumilitaw ang mga panloob na nababanat na puwersa, na nagbabalanse sa mga panlabas na puwersa. Ang mga puwersang ito ay inilalapat sa deformed body. Ang magnitude ng nababanat na pwersa ay proporsyonal sa pagpapapangit ng katawan.

Kahulugan at formula ng elastic force

Kahulugan

Ang puwersa ng pagkalastiko tinatawag na isang puwersa na may isang electromagnetic na kalikasan, na lumitaw bilang isang resulta ng pagpapapangit ng katawan, bilang isang tugon sa isang panlabas na impluwensya.

Ang isang nababanat na pagpapapangit ay isang pagpapapangit kung saan, pagkatapos ng pagwawakas ng pagkilos ng isang panlabas na puwersa, ibinalik ng katawan ang dating hugis at sukat nito, nawala ang pagpapapangit. Ang pagpapapangit ay nababanat lamang kung ang panlabas na puwersa ay hindi lalampas sa isang tiyak na halaga, na tinatawag na nababanat na limitasyon. Ang nababanat na puwersa sa ilalim ng nababanat na mga pagpapapangit ay potensyal. Ang direksyon ng elastic force vector ay kabaligtaran sa direksyon ng displacement vector sa panahon ng deformation. O, sa ibang paraan, maaari nating sabihin na ang nababanat na puwersa ay nakadirekta laban sa paggalaw ng mga particle sa panahon ng pagpapapangit.

Mga katangian ng nababanat na katangian ng mga solido

Ang nababanat na mga katangian ng mga solid ay nailalarawan sa pamamagitan ng stress, na kadalasang tinutukoy ng titik. Ang stress ay isang pisikal na dami na katumbas ng elastic force na bumabagsak sa isang unit section ng katawan:

kung saan ang dF upr ay ang elemento ng puwersa ng pagkalastiko ng katawan; Ang dS ay isang elemento ng sectional area ng katawan. Ang boltahe ay tinatawag na normal kung ang vector ay patayo sa dS.

Ang formula para sa pagkalkula ng nababanat na puwersa ay ang expression:

kung saan - kamag-anak na pagpapapangit, - ganap na pagpapapangit, x - ang paunang halaga ng dami na nailalarawan sa hugis o sukat ng katawan; K ay ang modulus ng elasticity ( at ). Ang reciprocal ng modulus of elasticity ay tinatawag na coefficient of elasticity. Sa madaling salita, ang nababanat na puwersa ay proporsyonal sa magnitude sa magnitude ng pagpapapangit.

Longitudinal tension (compression)

Ang longitudinal (unilateral) na pag-uunat ay binubuo sa katotohanan na sa ilalim ng pagkilos ng isang makunat (compressive) na puwersa, isang pagtaas (pagbaba) sa haba ng katawan ay nangyayari. Ang kondisyon para sa pagwawakas ng ganitong uri ng pagpapapangit ay ang katuparan ng pagkakapantay-pantay:

kung saan ang F ay ang panlabas na puwersa na inilapat sa katawan, ang Fupr ay ang puwersa ng pagkalastiko ng katawan. Ang sukatan ng pagpapapangit sa prosesong isinasaalang-alang ay relatibong pagpahaba (compression).

Kung gayon ang modulus ng nababanat na puwersa ay maaaring tukuyin bilang:

kung saan ang E ay ang modulus ni Young, na sa kaso na isinasaalang-alang ay katumbas ng elastic modulus (E=K) at nagpapakilala sa mga nababanat na katangian ng katawan; l ay ang unang haba ng katawan; – pagbabago ng haba sa ilalim ng pagkarga F=F_upr. Sa ay ang cross-sectional area ng sample.

Ang ekspresyon (4) ay tinatawag na batas ni Hooke.

Sa pinakasimpleng kaso, isaalang-alang ang nababanat na puwersa na nangyayari kapag ang spring ay nakaunat (naka-compress). Pagkatapos ang batas ni Hooke ay isinulat bilang:

kung saan ang F x ay ang modulus ng projection ng elastic force; k ay ang spring constant, x ay ang pagpahaba ng spring.

Paggugupit ng pagpapapangit

Ang isang gupit ay isang pagpapapangit kung saan ang lahat ng mga layer ng katawan na kahanay sa isang tiyak na eroplano ay inilipat na may kaugnayan sa bawat isa. Kapag naggugupit, ang dami ng katawan na na-deform ay hindi nagbabago. Ang segment kung saan ang isang eroplano ay inilipat kaugnay sa isa pa ay tinatawag na absolute shift (Fig. 1 segment AA '). Kung ang anggulo ng shift () ay maliit, kung gayon . Itong sulok? (relative shear) nailalarawan ang kamag-anak na pagpapapangit. Sa kasong ito, ang boltahe ay:

kung saan ang G ay ang shear modulus.

Elastic Force Units

Ang pangunahing yunit ng pagsukat ng mga nababanat na puwersa (pati na rin ang anumang iba pang puwersa) sa sistema ng SI ay: \u003d H

Sa SGS: =dyn

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

Halimbawa

Mag-ehersisyo. Ano ang gawain ng nababanat na puwersa kapag ang spring ay deformed, ang higpit, na katumbas ng k? Kung ang unang extension ng spring ay x 1 , ang kasunod na extension ay x 2 .

Solusyon. Alinsunod sa batas ni Hooke, nakita natin ang modulus ng elastic force bilang:

Sa kasong ito, ang nababanat na puwersa sa unang pagpapapangit ay magiging katumbas ng:

Sa kaso ng pangalawang pagpapapangit, mayroon kaming:

Ang gawain (A) ng mga nababanat na puwersa ay matatagpuan bilang:

kung saan ang average na halaga ng nababanat na puwersa, katumbas ng:

S-displacement module, katumbas ng:

Ang anggulo sa pagitan ng mga displacement vectors at ng vector ng elastic forces (ang mga vectors na ito ay nakadirekta sa magkasalungat na direksyon). Pinapalitan namin ang mga expression (1.2), (1.3), (1.5) at (1.6) sa formula para sa trabaho (1.4), nakukuha namin.