Ano ang kahulugan ng batas ni Hooke. Pinagmulan ng batas ni Hooke para sa iba't ibang uri ng pagpapapangit

Ang batas ni Hooke ay nabuo tulad ng sumusunod: ang elastikong puwersa na nangyayari kapag ang isang katawan ay nababago dahil sa paggamit ng mga panlabas na puwersa ay proporsyonal sa pagpapahaba nito. Ang pagpapapangit, sa turn, ay isang pagbabago sa interatomic o intermolecular na distansya ng isang sangkap sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa. Ang nababanat na puwersa ay ang puwersa na may posibilidad na ibalik ang mga atomo o molekula na ito sa isang estado ng ekwilibriyo.

Formula 1 - Batas ni Hooke.

F - Lakas ng pagkalastiko.

k - rigidity ng katawan (Proportionality factor, na depende sa materyal ng katawan at hugis nito).

x - Deformation ng katawan (pagpapahaba o compression ng katawan).

Ang batas na ito ay natuklasan ni Robert Hooke noong 1660. Nagsagawa siya ng isang eksperimento na binubuo sa katotohanan na. Ang isang manipis na string ng bakal ay naayos sa isang dulo, at ibang puwersa ang inilapat sa kabilang dulo. Sa madaling salita, ang string ay nasuspinde mula sa kisame, at isang load ng iba't ibang masa ang inilapat dito.

Figure 1 - Pag-stretch ng isang string sa ilalim ng pagkilos ng gravity.

Bilang resulta ng eksperimento, nalaman ni Hooke na sa maliliit na pasilyo, ang pag-asa sa pag-uunat ng katawan ay linear na may paggalang sa puwersa ng pagkalastiko. Iyon ay, kapag ang isang yunit ng puwersa ay inilapat, ang katawan ay humahaba ng isang yunit ng haba.

Figure 2 - Graph ng pagtitiwala ng nababanat na puwersa sa pagpahaba ng katawan.

Ang zero sa graph ay ang orihinal na haba ng katawan. Ang lahat sa kanan ay pagtaas ng haba ng katawan. Ang puwersa ng pagkalastiko sa kasong ito ay may negatibong halaga. Iyon ay, sinisikap niyang ibalik ang katawan sa orihinal nitong estado. Alinsunod dito, ito ay nakadirekta sa tapat ng deforming force. Lahat sa kaliwa ay body compression. Ang puwersa ng pagkalastiko ay positibo.

Ang pag-uunat ng string ng inggit ay hindi lamang mula sa isang panlabas na puwersa, kundi pati na rin mula sa seksyon ng string. Ang isang manipis na string ay maaabot pa rin sa anumang paraan mula sa isang maliit na timbang. Ngunit kung kukuha ka ng isang string ng parehong haba, ngunit sabihin nating 1 m ang lapad, mahirap isipin kung gaano karaming bigat ang aabutin upang mabatak ito.

Upang masuri kung paano kumikilos ang puwersa sa katawan ng isang partikular na seksyon, ipinakilala ang konsepto ng normal na mekanikal na stress.

Formula 2 - normal na mekanikal na stress.

S-Cross-sectional area.

Ang stress na ito sa huli ay proporsyonal sa kamag-anak na pagpahaba ng katawan. Ang relatibong pagpahaba ay ang ratio ng pagtaas ng haba ng katawan sa kabuuang haba nito. At ang coefficient ng proporsyonalidad ay tinatawag na Young's modulus. Module dahil ang halaga ng body elongation ay kinuha modulo, nang hindi isinasaalang-alang ang sign. Hindi isinasaalang-alang kung ang katawan ay pinaikli o pinahaba. Mahalagang baguhin ang haba nito.

Formula 3 - Young's modulus.

|e|- Relatibong pagpahaba ng katawan.

s ay ang normal na pag-igting ng katawan.

Ipinagpapatuloy namin ang pagsusuri ng ilang paksa mula sa seksyong "Mechanics." Ang aming pagpupulong ngayon ay nakatuon sa puwersa ng pagkalastiko.

Ang puwersang ito ang sumasailalim sa pagpapatakbo ng mga mekanikal na relo, mga towing rope at mga kable ng mga crane, mga shock absorbers ng mga sasakyan at tren ang nakalantad dito. Sinusubukan ito ng bola at bola ng tennis, raket at iba pang kagamitan sa palakasan. Paano umusbong ang puwersang ito, at anong mga batas ang sinusunod nito?

Paano ipinanganak ang puwersa ng pagkalastiko?

Ang isang meteorite sa ilalim ng impluwensya ng grabidad ay bumagsak sa lupa at ... nagyelo. Bakit? Nawawala ba ang gravity ng lupa? Hindi. Hindi basta-basta mawawala ang kapangyarihan. Sa sandali ng pakikipag-ugnay sa lupa binabalanse ng isa pang puwersa na katumbas nito sa magnitude at sa tapat ng direksyon. At ang meteorite, tulad ng ibang mga katawan sa ibabaw ng lupa, ay nananatiling nakapahinga.

Ang puwersa ng pagbabalanse na ito ay ang nababanat na puwersa.

Ang parehong nababanat na puwersa ay lumilitaw sa katawan para sa lahat ng uri ng pagpapapangit:

• lumalawak;
• compression;
• gupitin;
• baluktot;
• pamamaluktot.

Ang mga puwersa na nagreresulta mula sa pagpapapangit ay tinatawag na nababanat.

Ang likas na katangian ng nababanat na puwersa

Ang mekanismo ng paglitaw ng mga nababanat na puwersa ay ipinaliwanag lamang noong ika-20 siglo, nang ang likas na katangian ng mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ay naitatag. Tinawag sila ng mga physicist na "higante na may maikling braso." Ano ang kahulugan ng nakakatawang paghahambing na ito?

Ang mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi ay kumikilos sa pagitan ng mga molekula at mga atomo ng bagay. Ang ganitong pakikipag-ugnayan ay dahil sa pinakamaliit na particle na bahagi ng mga ito, na nagdadala ng mga positibo at negatibong singil. Ang mga kapangyarihang ito ay sapat na malaki.(kaya ang salitang higante), ngunit lumilitaw lamang sa napakaikling distansya.(na may maiikling braso). Sa mga distansya na katumbas ng tatlong beses ang diameter ng molekula, ang mga particle na ito ay naaakit, "masayang" nagmamadali patungo sa isa't isa.

Ngunit, nang hawakan, nagsisimula silang aktibong pagtataboy sa isa't isa.

Sa makunat na pagpapapangit, ang distansya sa pagitan ng mga molekula ay tumataas. Ang mga puwersa ng intermolecular ay may posibilidad na paikliin ito. Kapag na-compress, ang mga molekula ay lumalapit sa isa't isa, na nagiging sanhi ng pagtataboy ng mga molekula.

At, dahil ang lahat ng mga uri ng mga deformation ay maaaring mabawasan sa compression at pag-igting, ang hitsura ng mga nababanat na pwersa para sa anumang mga deformation ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng mga pagsasaalang-alang na ito.

Batas ni Hooke

Pinag-aralan ng isang kababayan at kontemporaryo ang mga puwersa ng pagkalastiko at ang kanilang kaugnayan sa iba pang pisikal na dami. Siya ay itinuturing na tagapagtatag ng pang-eksperimentong pisika.

Siyentista ipinagpatuloy ang kanyang mga eksperimento sa loob ng halos 20 taon. Nagsagawa siya ng mga eksperimento sa pagpapapangit ng pag-igting ng mga bukal sa pamamagitan ng pagbitin ng iba't ibang mga load mula sa kanila. Ang nasuspinde na pagkarga ay naging sanhi ng pag-unat ng tagsibol hanggang sa mabalanse ng elastikong puwersa na lumitaw dito ang bigat ng karga.

Bilang resulta ng maraming mga eksperimento, ang siyentipiko ay nagtapos: ang inilapat na panlabas na puwersa ay nagiging sanhi ng hitsura ng isang nababanat na puwersa na katumbas nito sa magnitude, na kumikilos sa kabaligtaran ng direksyon.

Ang batas na binuo niya (Hooke's law) ay ang mga sumusunod:

Ang nababanat na puwersa na nagmumula sa pagpapapangit ng katawan ay direktang proporsyonal sa magnitude ng pagpapapangit at nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa paggalaw ng mga particle.

Ang pormula para sa batas ni Hooke ay:

• Ang F ay ang modulus, i.e. ang numerical na halaga ng elastic force;
• x - pagbabago sa haba ng katawan;
• k - koepisyent ng tigas, depende sa hugis, sukat at materyal ng katawan.

Ang minus sign ay nagpapahiwatig na ang nababanat na puwersa ay nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa pag-aalis ng butil.

Ang bawat pisikal na batas ay may mga limitasyon ng aplikasyon. Ang batas na itinatag ni Hooke ay maaari lamang mailapat sa nababanat na mga pagpapapangit, kapag, pagkatapos na alisin ang pagkarga, ang hugis at sukat ng katawan ay ganap na naibalik.

Sa mga plastik na katawan (plasticine, wet clay) ang naturang pagpapanumbalik ay hindi nangyayari.

Ang lahat ng mga solid ay may pagkalastiko sa ilang antas. Ang unang lugar sa pagkalastiko ay inookupahan ng goma, ang pangalawa -. Kahit na napakababanat na mga materyales sa ilalim ng ilang partikular na load ay maaaring magpakita ng mga katangian ng plastik. Ito ay ginagamit para sa paggawa ng wire, pagputol ng mga bahagi ng kumplikadong hugis na may mga espesyal na selyo.

Kung mayroon kang isang hand-held kitchen scale (steelyard), kung gayon ang maximum na timbang kung saan sila ay dinisenyo ay malamang na nakasulat sa mga ito. Sabihin nating 2 kg. Kapag nakabitin ang isang mas mabigat na karga, ang bakal na bukal sa loob ng mga ito ay hindi na mababawi ang hugis nito.

Ang gawain ng nababanat na puwersa

Tulad ng anumang puwersa, ang puwersa ng pagkalastiko, kayang gawin ang trabaho. At lubhang kapaki-pakinabang. Siya ay pinoprotektahan ang deformable na katawan mula sa pagkasira. Kung hindi niya ito makayanan, nangyayari ang pagkasira ng katawan. Halimbawa, ang isang crane cable ay naputol, isang string sa isang gitara, isang nababanat na banda sa isang tirador, isang spring sa isang scale. Ang gawaing ito ay palaging may minus sign, dahil ang nababanat na puwersa mismo ay negatibo din.

Sa halip na isang afterword

Gamit ang ilang impormasyon tungkol sa mga nababanat na puwersa at pagpapapangit, madali nating masasagot ang ilang katanungan. Halimbawa, bakit ang malalaking buto ng tao ay may tubular na istraktura?

Ibaluktot ang isang metal o kahoy na pinuno. Ang matambok na bahagi nito ay makakaranas ng tensile deformation, at ang malukong bahagi ay makakaranas ng compression. Ang gitnang bahagi ng load ay hindi nagdadala. Sinamantala ng kalikasan ang sitwasyong ito, na nagbibigay sa tao at hayop ng mga tubular na buto. Sa proseso ng paggalaw, ang mga buto, kalamnan at tendon ay nakakaranas ng lahat ng uri ng mga pagpapapangit. Ang tubular na istraktura ng mga buto ay lubos na nagpapadali sa kanilang timbang, nang hindi naaapektuhan ang kanilang lakas.

Ang mga tangkay ng mga pananim ng cereal ay may parehong istraktura. Ang mga bugso ng hangin ay yumuko sa kanila sa lupa, at ang mga nababanat na puwersa ay tumutulong upang ituwid. Sa pamamagitan ng paraan, ang frame ng bisikleta ay gawa rin sa mga tubo, hindi mga baras: ang timbang ay mas mababa at ang metal ay nai-save.

Ang batas na itinatag ni Robert Hooke ay nagsilbing batayan para sa paglikha ng teorya ng pagkalastiko. Ang mga kalkulasyon na isinagawa ayon sa mga pormula ng teoryang ito ay nagpapahintulot tiyakin ang tibay ng matataas na gusali at iba pang istruktura.

Kung ang mensaheng ito ay kapaki-pakinabang sa iyo, ikalulugod kong makita ka

Ministri ng Edukasyon ng Autonomous Republic of Crimea

Pambansang Unibersidad ng Taurida. Vernadsky

Ang pag-aaral ng pisikal na batas

BATAS NI HOOK

Nakumpleto ni: 1st year student

Faculty ng Physics F-111

Potapov Evgeny

Simferopol-2010

Plano:

Ang ugnayan sa pagitan ng kung anong phenomena o dami ang nagpapahayag ng batas.

Ang mga salita ng batas

Matematika na pagpapahayag ng batas.

Paano natuklasan ang batas: sa batayan ng pang-eksperimentong data o ayon sa teorya.

Nakaranas ng mga katotohanan batay sa kung saan nabuo ang batas.

Mga eksperimento na nagpapatunay sa bisa ng isang batas na nabuo batay sa isang teorya.

Mga halimbawa ng paggamit ng batas at pagsasaalang-alang sa epekto ng batas sa pagsasagawa.

Panitikan.

Ang kaugnayan sa pagitan ng kung anong mga phenomena o dami ang nagpapahayag ng batas:

Ang batas ni Hooke ay nag-uugnay ng mga phenomena tulad ng stress at strain sa isang solid body, modulus of elasticity, at elongation. Ang modulus ng nababanat na puwersa na nagmumula sa pagpapapangit ng katawan ay proporsyonal sa pagpahaba nito. Ang pagpahaba ay isang katangian ng deformability ng isang materyal, na tinatantya ng pagtaas sa haba ng isang sample ng materyal na ito kapag naunat. Ang nababanat na puwersa ay ang puwersa na lumilitaw kapag ang isang katawan ay nababagabag at sumasalungat sa pagpapapangit na ito. Ang stress ay isang sukatan ng mga panloob na pwersa na nagmumula sa isang deformable na katawan sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na impluwensya. Deformation - isang pagbabago sa kamag-anak na posisyon ng mga particle ng katawan, na nauugnay sa kanilang paggalaw na may kaugnayan sa bawat isa. Ang mga konsepto na ito ay konektado sa pamamagitan ng tinatawag na stiffness coefficient. Depende ito sa mga nababanat na katangian ng materyal at mga sukat ng katawan.

Ang mga salita ng batas:

Ang batas ni Hooke ay isang equation ng theory of elasticity na nag-uugnay sa stress at deformation ng isang elastic medium.

Ang pagbabalangkas ng batas ay ang nababanat na puwersa ay direktang proporsyonal sa pagpapapangit.

Matematika na pagpapahayag ng batas:

Para sa isang manipis na tensile rod, ang batas ni Hooke ay may anyo:

Dito F puwersa ng pag-igting ng baras, Δ l- ang pagpahaba nito (compression), at k tinawag koepisyent ng pagkalastiko(o tigas). Ang minus sa equation ay nagpapahiwatig na ang puwersa ng pag-igting ay palaging nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa pagpapapangit.

Kung nagpasok ka ng isang kamag-anak na pagpahaba

abnormal na stress sa cross section

pagkatapos ay isusulat ang batas ni Hooke bilang

Sa form na ito, ito ay may bisa para sa anumang maliit na volume ng bagay.

Sa pangkalahatang kaso, ang mga stress at strain ay mga tensor ng pangalawang ranggo sa tatlong-dimensional na espasyo (mayroon silang 9 na bahagi bawat isa). Ang tensor ng elastic constants na nagkokonekta sa kanila ay isang tensor ng ikaapat na ranggo C ijkl at naglalaman ng 81 coefficients. Dahil sa simetrya ng tensor C ijkl, pati na rin ang mga stress at strain tensor, 21 constants lang ang independent. Ganito ang hitsura ng batas ni Hooke:

kung saan σ ij- stress tensor, -strain tensor. Para sa isang isotropic na materyal, ang tensor C ijkl naglalaman lamang ng dalawang independent coefficient.

Paano natuklasan ang batas: sa batayan ng pang-eksperimentong data o ayon sa teorya:

Ang batas ay natuklasan noong 1660 ng Ingles na siyentipiko na si Robert Hooke (Hooke) batay sa mga obserbasyon at eksperimento. Ang pagtuklas, gaya ng inaangkin ni Hooke sa kanyang sanaysay na "De potentia restitutiva", na inilathala noong 1678, ay ginawa niya 18 taon bago ang panahong iyon, at noong 1676 ay inilagay sa isa pa niyang aklat sa ilalim ng pagkukunwari ng isang anagram na "ceiiinosssttuv", ibig sabihin. "Ut tension sic vis" . Ayon sa may-akda, ang batas sa itaas ng proporsyonalidad ay nalalapat hindi lamang sa mga metal, kundi pati na rin sa kahoy, bato, sungay, buto, salamin, seda, buhok, at iba pa.

Nakaranas ng mga katotohanan batay sa kung saan nabuo ang batas:

Tahimik ang kasaysayan tungkol dito.

Mga eksperimento na nagpapatunay sa bisa ng batas na nabuo batay sa teorya:

Ang batas ay nabuo batay sa pang-eksperimentong data. Sa katunayan, kapag lumalawak ang isang katawan (kawad) na may isang tiyak na koepisyent ng paninigas k distansya Δ l, kung gayon ang kanilang produkto ay magiging katumbas ng ganap na halaga sa puwersa na lumalawak sa katawan (kawad). Ang ratio na ito ay matutupad, gayunpaman, hindi para sa lahat ng mga pagpapapangit, ngunit para sa mga maliliit. Sa malalaking pagpapapangit, ang batas ni Hooke ay huminto sa paggana, ang katawan ay nawasak.

Mga halimbawa ng paggamit ng batas at pagsasaalang-alang sa epekto ng batas sa pagsasagawa:

Tulad ng sumusunod mula sa batas ni Hooke, ang pagpapahaba ng isang bukal ay maaaring gamitin upang hatulan ang puwersang kumikilos dito. Ang katotohanang ito ay ginagamit upang sukatin ang mga puwersa gamit ang isang dynamometer - isang spring na may linear scale na naka-calibrate para sa iba't ibang mga halaga ng pwersa.

Panitikan.

1. Mga mapagkukunan sa Internet: - Wikipedia site (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%93%D1%83 % D0%BA%D0%B0).

2. aklat-aralin sa pisika Peryshkin A.V. Baitang 9

3. aklat-aralin sa pisika V.A. Kasyanov Baitang 10

4. mga lektura sa mekanika Ryabushkin D.S.

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.

Mga paksa ng USE codifier: pwersa sa mechanics, elastic force, batas ni Hooke.

Tulad ng alam natin, sa kanang bahagi ng ikalawang batas ni Newton ay ang resulta (iyon ay, ang vector sum) ng lahat ng pwersang inilapat sa katawan. Ngayon kailangan nating pag-aralan ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan sa mekanika. May tatlong uri: elastic force, gravitational force at friction force. Magsimula tayo sa pagkalastiko.

pagpapapangit.

Ang mga nababanat na puwersa ay lumitaw sa panahon ng mga pagpapapangit ng mga katawan. pagpapapangit ay isang pagbabago sa hugis at sukat ng katawan. Kasama sa mga pagpapapangit ang pag-igting, compression, pamamaluktot, paggugupit at baluktot.
Ang mga deformation ay nababanat at plastik. Nababanat na pagpapapangit ganap na nawawala pagkatapos ng pagwawakas ng pagkilos ng mga panlabas na pwersa na nagdudulot nito, upang ang katawan ay ganap na maibalik ang hugis at sukat nito. Pagkasira ng plastik ay napanatili (marahil bahagyang) pagkatapos ng pag-alis ng panlabas na load, at ang katawan ay hindi na bumalik sa dati nitong laki at hugis.

Ang mga particle ng katawan (mga molekula o mga atomo) ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng kaakit-akit at nakakasuklam na mga puwersa ng electromagnetic na pinagmulan (ito ang mga puwersang kumikilos sa pagitan ng nuclei at mga electron ng mga kalapit na atomo). Ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay nakasalalay sa mga distansya sa pagitan ng mga particle. Kung walang pagpapapangit, kung gayon ang mga puwersa ng pagkahumaling ay binabayaran ng mga puwersa ng pagtanggi. Sa panahon ng pagpapapangit, ang mga distansya sa pagitan ng mga particle ay nagbabago, at ang balanse ng mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay nabalisa.

Halimbawa, kapag ang isang baras ay nakaunat, ang mga distansya sa pagitan ng mga particle nito ay tumataas, at ang mga kaakit-akit na puwersa ay nagsisimulang mangingibabaw. Sa kabaligtaran, kapag ang baras ay na-compress, ang mga distansya sa pagitan ng mga particle ay bumababa, at ang mga salungat na pwersa ay nagsisimulang mangibabaw. Sa anumang kaso, lumitaw ang isang puwersa na nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa pagpapapangit, at may posibilidad na ibalik ang orihinal na pagsasaayos ng katawan.

Nababanat na puwersa - ito ang puwersa na nanggagaling sa panahon ng nababanat na pagpapapangit ng katawan at nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa pag-aalis ng mga particle ng katawan sa proseso ng pagpapapangit. Nababanat na puwersa:

1. kumikilos sa pagitan ng mga katabing layer ng isang deformed body at inilalapat sa bawat layer;
2. kumikilos mula sa gilid ng deformed body sa katawan na nakikipag-ugnayan dito, na nagiging sanhi ng pagpapapangit, at inilapat sa punto ng contact ng mga katawan na ito patayo sa kanilang mga ibabaw (isang tipikal na halimbawa ay ang support reaction force).

Ang mga puwersa na nagmumula sa mga plastic deformation ay hindi nabibilang sa mga nababanat na puwersa. Ang mga puwersang ito ay hindi nakasalalay sa laki ng pagpapapangit, ngunit sa rate ng paglitaw nito. Ang pag-aaral ng gayong mga puwersa
lumalampas sa kurikulum.

Sa pisika ng paaralan, ang mga tensyon ng mga thread at cable, pati na rin ang mga tensyon at compression ng mga spring at rod ay isinasaalang-alang. Sa lahat ng mga kasong ito, ang mga nababanat na puwersa ay nakadirekta sa mga palakol ng mga katawan na ito.

Batas ni Hooke.

Ang pagpapapangit ay tinatawag maliit kung ang pagbabago sa laki ng katawan ay mas mababa kaysa sa orihinal na sukat nito. Sa mga maliliit na deformation, ang pag-asa ng nababanat na puwersa sa magnitude ng pagpapapangit ay nagiging linear.

Batas ni Hooke . Ang ganap na halaga ng nababanat na puwersa ay direktang proporsyonal sa magnitude ng pagpapapangit. Sa partikular, para sa isang spring na naka-compress o nakaunat ng isang halaga , ang elastic force ay ibinibigay ng formula:

(1)

kung saan ang spring constant.

Ang koepisyent ng higpit ay nakasalalay hindi lamang sa materyal ng tagsibol, kundi pati na rin sa hugis at sukat nito.

Mula sa formula (1) sumusunod na ang graph ng dependence ng elastic force sa (maliit) deformation ay isang tuwid na linya (Fig. 1):

kanin. 1. Batas ni Hooke

Ang stiffness coefficient ay tungkol sa angular coefficient sa straight line equation. Samakatuwid, ang pagkakapantay-pantay ay totoo:

nasaan ang anggulo ng pagkahilig ng tuwid na linyang ito sa abscissa axis. Ang pagkakapantay-pantay na ito ay maginhawang gamitin kapag eksperimento sa paghahanap ng dami.

Muli naming binibigyang-diin na ang batas ni Hooke sa linear na pagdepende ng nababanat na puwersa sa magnitude ng pagpapapangit ay wasto lamang para sa maliliit na pagpapapangit ng katawan. Kapag ang mga deformation ay huminto sa pagiging maliit, ang pagtitiwala na ito ay tumigil na maging linear at nakakakuha ng isang mas kumplikadong anyo. Alinsunod dito, ang tuwid na linya sa Fig. 1 ay isang maliit na paunang bahagi lamang ng curvilinear graph na naglalarawan ng pagtitiwala sa lahat ng mga halaga ng strain.

Modulus ni Young.

Sa partikular na kaso ng maliliit na deformation mga pamalo may mas detalyadong pormula na nagpipino sa pangkalahatang anyo ( 1 ) ng batas ni Hooke.

Namely, kung ang haba ng baras at cross-sectional area ay kahabaan o i-compress
sa pamamagitan ng halaga , kung gayon ang formula ay wasto para sa nababanat na puwersa:

dito - Modulus ni Young materyal na pamalo. Ang koepisyent na ito ay hindi na nakasalalay sa mga geometric na sukat ng baras. Ang moduli ni Young ng iba't ibang substance ay ibinibigay sa mga reference table.