Главная | Обратная связь

Деформации. Сила упругости. Закон Гука.

Деформация – изменение взаимного расположения частей тела, которое приводит к изменению формы и размеров тела, в результате механического воздействия.

Виды деформации:

• растяжение;
• сжатие;
• изгиб;
• кручение;
• сдвиг;

Типы деформации:

• пластическая – деформация не исчезает полностью после снятия нагрузок;
• упругая – тело полностью восстанавливает форму и размеры, после снятия нагрузок.

Абсолютное удлинение – изменение формы тела под действием внешней силы.

Относительное удлинение –величина, показывающая, какая часть от длины недеформированного тела составляет изменение длины тела при деформации.

При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Эта сила возникает вследствие электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами вещества. Ее называют силой упругости.

Особенности сил упругости:

• возникают одновременно у двух тел при деформации;
• перпендикулярны поверхностям взаимодействующих тел;
• противоположны по направлению смещению.

При малых деформациях (|x| << l) сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации:F _упр. = –k

Это соотношение выражает экспериментально установленный закон Гука. Коэффициент k называется жесткостью тела. В системе СИ жесткость измеряется в ньютонах на метр (Н/м).

Механическое напряжение –отношение силы упругости к площади поперечного сечения деформируемого тела.

σ =F_упр / S , где S – площадь поперечного сечения деформированного тела.

Тогда закон Гука можно сформулировать так: относительная деформация ε пропорциональна напряжению σ:

Коэффициент E в этой формуле называется модулем Юнга. Модуль Юнга зависит только от свойств материала и не зависит от размеров и формы тела. Для различных материалов модуль Юнга меняется в широких пределах. Для стали, например, E ≈ 2·10¹¹ Н/м², а для резины E ≈ 2·10⁶ Н/м², т. е. на пять порядков меньше. Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала.