Параграф 17 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

🦴 Сила упругости

🦴 Определение силы упругости

Сила упругости — это сила, возникающая при деформации тел и направленная противоположно этой деформации.

• Примеры таких деформаций можно наблюдать в растянутой пружине, сжатом резиновом мячике или прогибе доски под действием груза.

• Сила упругости компенсирует воздействие силы тяжести, и именно поэтому тела могут находиться в состоянии покоя.

• На практике она проявляется в сжатии, растяжении и изгибе материалов.

• Деформации могут быть упругими, когда тело возвращается в исходное состояние, или пластическими, когда форма тела изменяется необратимо.

📏 Закон Гука

Для малых деформаций сила упругости прямо пропорциональна величине удлинения или сжатия тела.

• Эта зависимость описывается законом Гука: Fупр = k * |x|.

• В данной формуле k — коэффициент жёсткости тела.

• x — удлинение или сжатие относительно первоначального состояния.

• Чем больше значение k, тем жёстче материал и сильнее сопротивляется деформации.

• Закон Гука применим только к небольшим деформациям.

• При превышении определённого значения тело теряет упругость, переходя в пластическое состояние.

• График зависимости силы упругости от удлинения является прямой линией, наклон которой зависит от коэффициента жёсткости.

⛓️ Виды силы упругости

Силу упругости можно разделить на несколько видов в зависимости от того, как она проявляется.

• Сила упругости в пружине называется силой растяжения или сжатия.

• Сила, действующая на нить, — силой натяжения.

• Сила, действующая на опору, называется силой нормальной реакции.

• Эти силы возникают в ответ на воздействие внешних сил и всегда направлены противоположно деформации.

• Например, если груз висит на пружине, то сила упругости направлена вверх и уравновешивает силу тяжести, стремящуюся вниз.

🔢 Пример 1: Расчёт удлинения пружины

Если на пружину, обладающую коэффициентом жёсткости 80 Н/м, подвесить металлический кубик массой 600 г, то под действием силы тяжести пружина растянется.

• Для расчёта удлинения применяем закон Гука: Fупр = k * x.

• Подставляя значения силы тяжести и жёсткости, находим, что пружина удлинится на 3 мм.

• Данный пример демонстрирует, как применяются теоретические знания на практике для определения силы упругости и деформации.

⚖️ Пример 2: Движение двух связанных грузов

Если два груза массами 3 кг и 2 кг связаны ниткой и подвешены через блок, то под действием силы тяжести они начнут двигаться.

• Тело большей массы будет опускаться, а тело меньшей — подниматься.

• Для расчёта ускорения и силы натяжения нити используется второй закон Ньютона.

• Ускорение груза составляет 2 м/с².

• Сила натяжения равна 24 Н.

• Этот пример показывает, как силы упругости взаимодействуют с другими силами, такими как сила тяжести.

💎 База параграфа

• 📐 Величины и формулы:

  • Сила упругости (Fупр) — измеряется в Ньютонах (Н). Формула закона Гука: Fупр = k * |x|.

  • Коэффициент жёсткости (k) — измеряется в Ньютонах на метр (Н/м).

  • Удлинение (x) — измеряется в метрах (м).

• 🧪 Явления и опыты:

  • Растяжение пружины грузом — опыт, подтверждающий прямую зависимость силы упругости от деформации.

  • Движение грузов на блоке — демонстрация работы силы натяжения нити (вида силы упругости) в динамической системе.

• 📖 Определения:

  • Деформация — изменение формы или размеров тела.

  • Упругая деформация — деформация, полностью исчезающая после прекращения действия внешних сил.

  • Пластическая деформация — деформация, сохраняющаяся после снятия нагрузки.

  • Сила нормальной реакции — сила упругости, действующая со стороны опоры перпендикулярно её поверхности.

📝 Подведем итоги

• Сила упругости всегда стремится вернуть тело в первоначальное состояние.

• Закон Гука работает только для малых упругих деформаций.

• Сила натяжения нити и сила реакции опоры — это частные случаи силы упругости.

• В задачах на равновесие сила упругости численно равна внешней силе (например, силе тяжести), вызвавшей деформацию.