Деформации. Силы упругости. Закон Гука
Лекция Закон Гука формула. Модуль Юнга
Закон Гука
Представьте, что вы взялись за один конец упругой пружины, другой конец которой закреплен неподвижно, и принялись ее растягивать или сжимать. Чем больше вы сдавливаете пружину или растягиваете ее, тем сильнее она этому сопротивляется. В любом случае пружина противодействует деформации под воздействием веса груза, и сила гравитационного притяжения взвешиваемой массы к Земле уравновешивается силой упругости пружины. Благодаря этому мы можем измерять массу взвешиваемого объекта по отклонению конца пружины от ее нормального положения. Первое по-настоящему научное исследование процесса упругого растяжения и сжатия вещества предпринял Роберт Гук. Первоначально в своем опыте он использовал даже не пружину, а струну, измеряя, насколько она удлиняется под воздействием различных сил, приложенных к одному ее концу, в то время как другой конец жестко закреплен. Ему удалось выяснить, что до определенного предела струна растягивается строго пропорционально величине приложенной силы, пока не достигает предела упругого растяжения эластичности и не начинает подвергаться необратимой нелинейной деформации см. В виде уравнения закон Гука записывается в следующей форме:. Знак минус в формуле указывает на то, что струна противодействует деформации: Закон Гука лег в основу раздела механики, который называется теорией упругости. Выяснилось, что он имеет гораздо более широкие применения, поскольку атомы в твердом теле ведут себя так, будто соединены между собой струнами, то есть упруго закреплены в объемной кристаллической решетке. Таким образом, при незначительной упругой деформации эластичного материала действующие силы также описываются законом Гука, но в несколько более сложной форме. В теории упругости закон Гука принимает следующий вид:. Он зависит от свойств материала и определяет, насколько растянется или сожмется тело при упругой деформации под воздействием единичного механического напряжения. Вообще-то, Томас Юнг гораздо более известен в науке как один из сторонников теории волновой природы света, разработавший убедительный опыт с расщеплением светового луча на два пучка для ее подтверждения см. Принцип дополнительности и Интерференция , после чего сомнений в верности волновой теории света ни у кого не осталось хотя до конца облечь свои идеи в строгую математическую форму Юнг так и не сумел. Вообще говоря, модуль Юнга представляет собой одну из трех величин, позволяющих описать реакцию твердого материала на приложенную к нему внешнюю силу. Конечно, закон Гука даже в усовершенствованной Юнгом форме не описывает всего, что происходит с твердым веществом под воздействием внешних сил. Представьте себе резиновую ленту. Если растянуть ее не слишком сильно, со стороны резиновой ленты возникнет возвратная сила упругого натяжения, и как только вы ее отпустите, она тут же соберется и примет прежнюю форму. Если растягивать резиновую ленту и дальше, то рано или поздно она утратит свою эластичность, и вы почувствуете, что сила сопротивления растяжению ослабла. Значит, вы перешли так называемый предел эластичности материала. Иными словами, закон Гука действует только при относительно небольших сжатиях или растяжениях. В таком случае принято говорить, что система стала нелинейной. Сегодня исследование нелинейных систем и процессов является одним из основных направлений развития физики. Еще учась в университете, работал ассистентом в лаборатории Роберта Бойля, помогая последнему строить вакуумный насос для установки, на которой был открыт закон Бойля—Мариотта. Как и многие другие ученые того времени, Роберт Гук интересовался самыми разными областями естественных наук и внес вклад в развитие многих из них. В геологии он первым осознал важность геологических пластов и первым в истории занялся научным изучением природных катаклизмов см. Он же одним из первых высказал гипотезу, что сила гравитационного притяжения между телами убывает пропорционально квадрату расстояния между ними, а это ключевой компонент Закона всемирного тяготения Ньютона , и двое соотечественников и современников так до конца жизни и оспаривали друг у друга право называться его первооткрывателем. Он, в частности, первым додумался помещать перекрестье из двух тонких нитей в окуляр микроскопа, первым предложил принять температуру замерзания воды за ноль температурной шкалы, а также изобрел универсальный шарнир карданное сочленение. Устройство и задачи LHC. От секунды до года. Первый аппарат легче воздуха, способный поднять человека. Серийный дирижабль Германии времен Первой мировой войны. Первый летающий аппарат классической схемы. Единственный российский серийный десантный экраноплан. Теоретические основы полета аппаратов тяжелее воздуха. Первый реализованный проект, однако достоверных сведений о полете нет. Фронтовой истребитель, один из первых серийных реактивных самолетов. Многоцелевой истребитель, противник МиГ в корейской войне. Стратегический бомбардировщик с велосипедным шасси. Наука, образование и право. Сила противодействия упругого вещества линейному растяжению или сжатию прямо пропорциональна относительному увеличению или сокращению длины. В виде уравнения закон Гука записывается в следующей форме: В теории упругости закон Гука принимает следующий вид: Закон Гука справедлива и для вращения и для поверхностного натяжения Однако закон Гука справедлив если удлинения малы, после этого вступают силы квадратичные по удлинению нелинейные эффекты , а после этого кубические и т. Пружина внутри безмена, на котором биолог взвешивает морского осетра, действует в строгом соответствии с законом Гука. Новости науки LHC Картинка дня Задачи Библиотека Видеотека Книжный клуб. Научный календарь Детские вопросы Масштабы: Facebook ВКонтакте Twitter Youtube Instagram RSS.
Форум делаем баню
Школьный проект образец
Схема подключения котла navien
Детские новогодние истории
Тест какойты ассасин
Приказ 71 лнр