§ 17 Сила упругости
На всякое тело, находящееся рядом с Землёй, действует сила тяжести. Тем не менее многие предметы не падают вниз, потому что на них воздействует другая сила, которая эту тяжесть компенсирует. Так, если к пружине подвесить какой-то груз, он не будет двигаться, поскольку пружина создаёт силу упругости, удерживающую его.
Деформацией называют изменение размеров или формы тела под действием внешних сил. Если после прекращения действия силы тело полностью возвращается к своему исходному виду, такая деформация считается упругой.
Сила упругости — это сила, которую деформированное тело оказывает на объект, вызвавший эту деформацию. Для небольших упругих деформаций её величина описывается законом Гука:
Fупр = k · |x|
где
k — коэффициент жёсткости пружины (Н/м),
x — значение удлинения или сжатия.
Чем больше коэффициент жёсткости, тем туже ведёт себя пружина при попытке её растянуть или сжать.
Направление силы упругости всегда противоположно направлению деформации — она стремится вернуть тело в состояние, в котором оно находилось до воздействия внешних сил.
К проявлениям силы упругости относятся и специальные случаи:
- сила натяжения нити — появляется при растяжении нити;
- сила реакции опоры — создаётся поверхностью, на которую опирается тело, и направлена перпендикулярно этой поверхности.
Эти силы необходимо учитывать при использовании законов Ньютона для анализа покоящихся или движущихся тел.