Hooke yasasının tanımı nedir? Çeşitli deformasyon türleri için Hooke yasasının türetilmesi

Hooke yasası şu şekilde formüle edilir: Bir cisim dış kuvvetlerin uygulanması nedeniyle deforme olduğunda ortaya çıkan elastik kuvvet, uzama ile orantılıdır. Deformasyon, sırayla, bir maddenin dış kuvvetlerin etkisi altında atomlar arası veya moleküller arası mesafedeki bir değişikliktir. Elastik kuvvet, bu atomları veya molekülleri bir denge durumuna döndürme eğiliminde olan kuvvettir.

Formül 1 - Hooke Yasası.

F - Esneklik kuvveti.

k - vücudun sertliği (Vücudun malzemesine ve şekline bağlı olan orantı faktörü).

x - Vücudun deformasyonu (vücudun uzaması veya sıkışması).

Bu yasa 1660 yılında Robert Hooke tarafından keşfedilmiştir. Olduğu gerçeğinden oluşan bir deney yaptı. Bir ucuna ince bir çelik tel sabitlenmiş ve diğer ucuna farklı bir kuvvet uygulanmıştı. Basitçe söylemek gerekirse, ip tavana asıldı ve ona çeşitli kütlelerin yükü uygulandı.

Şekil 1 - Yerçekimi etkisi altında bir ipin gerilmesi.

Deneyin bir sonucu olarak, Hooke, küçük koridorlarda, vücudun gerilmesine olan bağımlılığın, elastikiyet kuvvetine göre doğrusal olduğunu buldu. Yani, bir birim kuvvet uygulandığında, vücut bir birim uzunluk uzar.

Şekil 2 - Elastik kuvvetin cismin uzamasına bağımlılığının grafiği.

Grafikteki sıfır, vücudun orijinal uzunluğudur. Sağdaki her şey vücut uzunluğundaki bir artış. Bu durumda esneklik kuvveti negatif bir değere sahiptir. Yani bedeni eski haline döndürmeye çalışır. Buna göre, deforme edici kuvvetin tersine yönlendirilir. Soldaki her şey vücut sıkıştırmasıdır. Esneklik kuvveti pozitiftir.

Kıskançlık ipinin gerilmesi sadece dış bir kuvvetten değil, ipin kesitinden de kaynaklanmaktadır. İnce bir ip, bir şekilde küçük bir ağırlıktan gerilecektir. Ama aynı uzunlukta ama diyelim ki 1 m çapında bir ip alırsanız, onu germek için ne kadar ağırlık gerektiğini hayal etmek zor.

Bir kuvvetin belirli bir bölümdeki bir cisme nasıl etki ettiğini değerlendirmek için normal mekanik stres kavramı tanıtılır.

Formül 2 - normal mekanik stres.

S-Kesit alanı.

Bu stres nihai olarak vücudun göreceli uzaması ile orantılıdır. Bağıl uzama, gövde uzunluğundaki artışın toplam uzunluğuna oranıdır. Ve orantılılık katsayısına Young modülü denir. Modül olduğu için gövde uzama değeri modülo alınır, işareti dikkate alınmaz. Bedenin kısalması veya uzaması dikkate alınmaz. Uzunluğunu değiştirmek önemlidir.

Formül 3 - Young modülü.

|e|- Vücudun göreceli uzaması.

s vücudun normal gerilimidir.

"Mekanik" bölümünden bazı konuların incelemesine devam ediyoruz. Bugünkü toplantımız esnekliğin gücüne adanmıştır.

Mekanik saatlerin, çekme halatlarının ve vinçlerin kablolarının, arabaların ve trenlerin amortisörlerinin çalışmasının altında yatan bu kuvvettir. Bir top ve bir tenis topu, bir raket ve diğer spor malzemeleri ile test edilir. Bu kuvvet nasıl ortaya çıkıyor ve hangi yasalara uyuyor?

Esneklik kuvveti nasıl doğar?

Yerçekiminin etkisi altındaki bir göktaşı yere düşer ve ... donar. Niye ya? Dünyanın yerçekimi ortadan kalkar mı? Numara. Güç öylece yok olamaz. Yerle temas anında ona eşit büyüklükte ve zıt yönde başka bir kuvvetle dengelenir. Ve göktaşı, dünyanın yüzeyindeki diğer cisimler gibi hareketsiz kalır.

Bu dengeleyici kuvvet elastik kuvvettir.

Her tür deformasyon için vücutta aynı elastik kuvvetler ortaya çıkar:

• germe;
• sıkıştırma;
• kırpmak;
• bükme;
• burulma.

Deformasyondan kaynaklanan kuvvetlere elastik denir.

Elastik kuvvetin doğası

Elastik kuvvetlerin ortaya çıkma mekanizması, yalnızca moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin doğasının kurulduğu 20. yüzyılda açıklandı. Fizikçiler onlara "kısa kollu dev" diyorlar. Bu esprili karşılaştırmanın anlamı nedir?

Moleküller ve maddenin atomları arasında çekim ve itme kuvvetleri etki eder. Böyle bir etkileşim, pozitif ve negatif yükler taşıyan, onların bir parçası olan en küçük parçacıklardan kaynaklanmaktadır. Bu güçler yeterince büyük.(dolayısıyla dev kelimesi), ancak sadece çok kısa mesafelerde görünür.(kısa kollu). Molekül çapının üç katına eşit mesafelerde, bu parçacıklar çekilir, "neşeyle" birbirlerine doğru koşarlar.

Ancak dokunduktan sonra birbirlerini aktif olarak itmeye başlarlar.

Çekme deformasyonu ile moleküller arasındaki mesafe artar. Moleküller arası kuvvetler onu kısaltma eğilimindedir. Sıkıştırıldığında, moleküller birbirine yaklaşır ve bu da moleküllerin itilmesine neden olur.

Ve her türlü deformasyon, sıkıştırma ve gerilime indirgenebildiğinden, herhangi bir deformasyon için elastik kuvvetlerin görünümü bu düşüncelerle açıklanabilir.

Hook kanunu

Bir yurttaş ve çağdaş, esneklik kuvvetlerini ve bunların diğer fiziksel niceliklerle olan ilişkilerini inceledi. Deneysel fiziğin kurucusu olarak kabul edilir.

Bilim adamı yaklaşık 20 yıl boyunca deneylerine devam etti. Yaylardan çeşitli yükler asarak gerilimin deformasyonu üzerine deneyler yaptı. Asılı yük, yayda oluşan elastik kuvvet yükün ağırlığını dengeleyene kadar yayın gerilmesine neden oldu.

Çok sayıda deney sonucunda, bilim adamı şu sonuca varır: Uygulanan dış kuvvet, zıt yönde hareket eden, büyüklüğüne eşit elastik bir kuvvetin ortaya çıkmasına neden olur.

Onun tarafından formüle edilen yasa (Hooke yasası) aşağıdaki gibidir:

Cismin deformasyonundan kaynaklanan elastik kuvvet, deformasyonun büyüklüğü ile doğru orantılıdır ve parçacıkların hareketine zıt yönde yönlendirilir.

Hooke yasasının formülü:

• F, modül, yani elastik kuvvetin sayısal değeridir;
• x - vücut uzunluğundaki değişiklik;
• k - Vücudun şekline, boyutuna ve malzemesine bağlı olarak sertlik katsayısı.

Eksi işareti, elastik kuvvetin partikül yer değiştirmesinin tersi yönde yönlendirildiğini gösterir.

Her fiziksel yasanın kendi uygulama sınırları vardır. Hooke tarafından oluşturulan yasa, yalnızca yük kaldırıldıktan sonra vücudun şekli ve boyutları tamamen geri yüklendiğinde elastik deformasyonlara uygulanabilir.

Plastik gövdelerde (hamuru, ıslak kil) bu tür bir restorasyon gerçekleşmez.

Tüm katıların bir dereceye kadar esnekliği vardır. Esneklikteki ilk yer kauçuk, ikincisi - tarafından işgal edilir. Belirli yükler altında çok elastik malzemeler bile plastik özellikler gösterebilir. Bu, özel damgalarla karmaşık şekilli parçaları keserek tel üretimi için kullanılır.

El tipi bir mutfak teraziniz (çelik avlusu) varsa, muhtemelen üzerlerinde tasarlandıkları maksimum ağırlık yazılıdır. 2 kilo diyelim Daha ağır bir yük asarken içlerindeki çelik yay asla şeklini geri alamaz.

Elastik kuvvetin işi

Herhangi bir kuvvet gibi, esneklik kuvveti, işi yapabilmek. Ve çok kullanışlı. O deforme olabilen cismi yıkımdan korur. Bununla baş etmezse, vücudun tahribatı meydana gelir. Örneğin, bir vinç kablosu kopuyor, bir gitarda bir ip, bir sapanda elastik bir bant, bir ölçekte bir yay. Bu işin her zaman bir eksi işareti vardır, çünkü elastik kuvvetin kendisi de negatiftir.

Son söz yerine

Elastik kuvvetler ve deformasyonlar hakkında bazı bilgilerle donanmış olarak bazı soruları kolayca cevaplayabiliriz. Örneğin, neden büyük insan kemikleri boru şeklinde bir yapıya sahiptir?

Metal veya ahşap bir cetveli bükün. Dışbükey kısmı çekme deformasyonu yaşayacak ve içbükey kısım sıkıştırma yaşayacak. Yükün orta kısmı taşınmıyor. Doğa, insan ve hayvanlara boru şeklindeki kemikler sağlayarak bu durumdan yararlandı. Hareket sürecinde kemikler, kaslar ve tendonlar her türlü deformasyonu yaşarlar. Kemiklerin boru şeklindeki yapısı, güçlerini hiç etkilemeden ağırlıklarını büyük ölçüde kolaylaştırır.

Tahıl bitkilerinin gövdeleri aynı yapıya sahiptir. Rüzgar rüzgarları onları yere doğru büker ve elastik kuvvetler düzeltmeye yardımcı olur. Bu arada, bisiklet çerçevesi de çubuklardan değil tüplerden yapılmıştır: ağırlık çok daha azdır ve metalden tasarruf edilir.

Robert Hooke tarafından kurulan yasa, esneklik teorisinin yaratılmasının temelini oluşturdu. Bu teorinin formüllerine göre yapılan hesaplamalar, yüksek katlı yapıların ve diğer yapıların dayanıklılığını sağlamak.

Bu mesaj sizin için yararlı olduysa, sizi görmekten memnun olurum.

Kırım Özerk Cumhuriyeti Eğitim Bakanlığı

Taurida Ulusal Üniversitesi. Vernadsky

Fizik kanununun incelenmesi

HOOK YASASI

Tamamlayan: 1. sınıf öğrencisi

Fizik Fakültesi F-111

Potapov Evgeny

Simferopol-2010

Plan:

Hangi fenomenlerin veya niceliklerin yasayı ifade ettiği arasındaki ilişki.

Yasanın ifadesi

Kanunun matematiksel ifadesi.

Yasa nasıl keşfedildi: deneysel verilere dayanarak veya teorik olarak.

Yasanın formüle edildiği temelinde deneyimli gerçekler.

Bir teori temelinde formüle edilmiş bir yasanın geçerliliğini doğrulayan deneyler.

Kanundan yararlanma ve uygulamada kanunun etkisinin dikkate alınmasına ilişkin örnekler.

Edebiyat.

Hangi fenomenlerin veya niceliklerin yasayı ifade ettiği arasındaki ilişki:

Hooke yasası, katı bir cisimdeki gerilim ve gerinim, elastisite modülü ve uzama gibi fenomenleri ilişkilendirir. Cismin deformasyonundan kaynaklanan elastik kuvvetin modülü, uzama ile orantılıdır. Uzama, gerildiğinde bu malzemenin bir örneğinin uzunluğundaki artışla tahmin edilen, bir malzemenin deforme olabilirliğinin bir özelliğidir. Elastik kuvvet, bir cisim deforme olduğunda ortaya çıkan ve bu deformasyona karşı çıkan kuvvettir. Stres, dış etkilerin etkisi altında deforme olabilen bir gövdede ortaya çıkan iç kuvvetlerin bir ölçüsüdür. deformasyon - birbirine göre hareketleriyle ilişkili olarak vücudun parçacıklarının göreceli pozisyonunda bir değişiklik. Bu kavramlar, sözde sertlik katsayısı ile bağlantılıdır. Malzemenin elastik özelliklerine ve gövdenin boyutlarına bağlıdır.

Yasanın ifadesi:

Hooke yasası, elastik bir ortamın gerilmesini ve deformasyonunu ilişkilendiren esneklik teorisinin bir denklemidir.

Yasanın formülasyonu, elastik kuvvetin deformasyonla doğru orantılı olmasıdır.

Yasanın matematiksel ifadesi:

İnce bir çekme çubuğu için Hooke yasası şu şekildedir:

Burada Fçubuk gerilim kuvveti, Δ ben- uzaması (sıkıştırma) ve k isminde elastikiyet katsayısı(veya sertlik). Denklemdeki eksi, gerilim kuvvetinin her zaman deformasyonun tersi yönde yönlendirildiğini gösterir.

Göreceli bir uzama girerseniz

kesitte anormal stres

o zaman Hooke yasası şu şekilde yazılacaktır:

Bu formda, herhangi bir küçük madde hacmi için geçerlidir.

Genel durumda, gerilimler ve gerinimler, üç boyutlu uzayda ikinci derecenin tensörleridir (her birinin 9 bileşeni vardır). Bunları birbirine bağlayan elastik sabitlerin tensörü, dördüncü dereceden bir tensördür. C ijkl ve 81 katsayı içerir. Tensörün simetrisinden dolayı C ijkl, stres ve gerinim tensörlerinin yanı sıra sadece 21 sabit bağımsızdır. Hooke yasası şöyle görünür:

nerede σ ij- gerilim tensörü, - gerinim tensörü. İzotropik bir malzeme için, tensör C ijkl sadece iki bağımsız katsayı içerir.

Yasa nasıl keşfedildi: deneysel verilere dayanarak veya teorik olarak:

Kanun, 1660 yılında İngiliz bilim adamı Robert Hooke (Hooke) tarafından gözlem ve deneylere dayanarak keşfedildi. Bu keşif, Hooke'un 1678'de yayınlanan "De potentia restitutiva" adlı makalesinde iddia ettiği gibi, o zamandan 18 yıl önce kendisi tarafından yapılmış ve 1676'da bir başka kitabına "ceiiiinosssttuv" anagramı kisvesi altında yerleştirilmiştir. "Ut tensio sic vis" . Yazara göre, yukarıdaki orantılılık yasası sadece metaller için değil, aynı zamanda ahşap, taşlar, boynuz, kemikler, cam, ipek, saç vb. için de geçerlidir.

Yasanın formüle edilmesine dayanan deneyimli gerçekler:

Tarih bu konuda sessizdir.

Teori temelinde formüle edilen yasanın geçerliliğini doğrulayan deneyler:

Kanun deneysel verilere dayanarak formüle edilmiştir. Gerçekten de, belirli bir sertlik katsayısına sahip bir gövdeyi (tel) gererken k mesafe Δ ben, o zaman ürünleri, gövdeyi (tel) geren kuvvete mutlak değerde eşit olacaktır. Ancak bu oran tüm deformasyonlar için değil, küçük olanlar için karşılanacaktır. Büyük deformasyonlarda, Hooke yasası işlemez, vücut yok edilir.

Kanundan yararlanma ve kanunun uygulamadaki etkisinin dikkate alınmasına ilişkin örnekler:

Hooke yasasından aşağıdaki gibi, bir yayın uzaması üzerine etki eden kuvveti yargılamak için kullanılabilir. Bu gerçek, bir dinamometre kullanarak kuvvetleri ölçmek için kullanılır - farklı kuvvet değerleri için kalibre edilmiş doğrusal ölçeğe sahip bir yay.

Edebiyat.

1. İnternet kaynakları: - Wikipedia sitesi (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%93%D1%83 % D0%BA%D0%B0).

2. fizik üzerine ders kitabı Peryshkin A.V. 9. sınıf

3. fizik ders kitabı V.A. Kasyanov 10. Sınıf

4. mekanik üzerine dersler Ryabushkin D.S.

Bu kuvvet, deformasyonun (maddenin ilk durumundaki değişiklikler) bir sonucu olarak ortaya çıkar. Örneğin, bir yayı gerdiğimizde, yay malzemesinin molekülleri arasındaki mesafeyi arttırırız. Yayı sıkıştırdığımızda azaltıyoruz. Döndüğümüzde veya yer değiştirdiğimizde. Tüm bu örneklerde, deformasyonu önleyen bir kuvvet ortaya çıkar - elastik kuvvet.

Hook kanunu

Elastik kuvvet deformasyona zıt yöndedir.

Cisim maddesel bir nokta olarak temsil edildiği için kuvvet merkezden de gösterilebilir.

Seri olarak bağlandığında, örneğin yaylar, sertlik aşağıdaki formülle hesaplanır.

Paralel bağlandığında, sertlik

Numune sertliği. Gencin modülü.

Young modülü, bir maddenin elastik özelliklerini karakterize eder. Bu, yalnızca malzemeye, fiziksel durumuna bağlı olan sabit bir değerdir. Bir malzemenin çekme veya basınç deformasyonuna direnme yeteneğini karakterize eder. Young modülünün değeri tablo şeklindedir.

Vücut ağırlığı

Vücut ağırlığı, bir cismin bir desteğe etki ettiği kuvvettir. Yerçekimi olduğunu söylüyorsun! Karışıklık şurada ortaya çıkar: Gerçekten de, genellikle vücudun ağırlığı yerçekimi kuvvetine eşittir, ancak bu kuvvetler tamamen farklıdır. Yerçekimi, Dünya ile etkileşimden kaynaklanan kuvvettir. Ağırlık, destekle etkileşimin sonucudur. Ağırlık, cismin ağırlık merkezine uygulanırken ağırlık, desteğe uygulanan kuvvettir (nesneye değil)!

Ağırlığı belirlemek için bir formül yoktur. Bu kuvvet harf ile gösterilir.

Destek reaksiyon kuvveti veya elastik kuvvet, bir nesnenin bir süspansiyon veya destek üzerindeki etkisine yanıt olarak ortaya çıkar, bu nedenle vücut ağırlığı her zaman elastik kuvvetle sayısal olarak aynıdır, ancak zıt yöne sahiptir.

Desteğin tepki kuvveti ve ağırlık aynı nitelikteki kuvvetlerdir, Newton'un 3. yasasına göre eşit ve zıt yönlüdürler. Ağırlık, bir vücuda değil, bir desteğe etki eden bir kuvvettir. Yerçekimi kuvveti vücuda etki eder.

Vücut ağırlığı yerçekimine eşit olmayabilir. Daha fazla veya daha az olabilir veya ağırlık sıfır olacak şekilde olabilir. Bu duruma denir ağırlıksızlık. Ağırlıksızlık, bir nesnenin bir destekle etkileşime girmediği bir durumdur, örneğin uçuş durumu: yerçekimi vardır, ancak ağırlık sıfırdır!

Bileşik kuvvetin nereye yönlendirildiğini belirlersek, ivmenin yönünü belirlemek mümkündür.

Ağırlığın Newton cinsinden ölçülen bir kuvvet olduğunu unutmayın. Soruya nasıl doğru cevap verilir: "Kaç kilosun"? 50 kg'a cevap veriyoruz, ağırlığı değil, kütlemizi adlandırıyoruz! Bu örnekte, ağırlığımız yaklaşık 500N olan yerçekimine eşittir!

Aşırı yükleme- ağırlığın yerçekimine oranı

Arşimet'in Gücü

Kuvvet, bir cismin bir sıvı (veya gaz) içine daldırıldığında bir sıvı (gaz) ile etkileşiminin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bu kuvvet cismi sudan (gazdan) dışarı iter. Bu nedenle dikey olarak yukarı doğru yönlendirilir (iter). Formül tarafından belirlenir:

Havada, Arşimet'in gücünü ihmal ediyoruz.

Arşimet kuvveti yerçekimi kuvvetine eşitse cisim yüzer. Arşimet kuvveti daha büyükse sıvının yüzeyine yükselir, daha azsa batar.

elektrik kuvvetleri

Elektrik kökenli kuvvetler vardır. Bir elektrik yükünün varlığında meydana gelir. Bu kuvvetler, örneğin Coulomb kuvveti, Ampere kuvveti, Lorentz kuvveti gibi.

Newton yasaları

Newton'un I yasası

Atalet olarak adlandırılan, diğer cisimlerden etkilenmezlerse veya diğer kuvvetlerin etkisi telafi edilirse, cisimlerin hızlarını değiştirmeden korudukları bu tür referans sistemleri vardır.

Newton'un II yasası

Bir cismin ivmesi, cisme uygulanan kuvvetlerin bileşkesi ile doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır:

Newton'un üçüncü yasası

İki cismin birbirine etki ettiği kuvvetler büyüklük olarak eşit ve yön olarak zıttır.

Yerel referans çerçevesi - bu, eylemsiz olarak kabul edilebilecek bir referans çerçevesidir, ancak yalnızca herhangi bir uzay-zaman noktasının sonsuz küçük bir komşuluğunda veya yalnızca herhangi bir açık dünya çizgisi boyunca.

Galile dönüşümleri. Klasik mekanikte görelilik ilkesi.

Galile dönüşümleri. Birbirine göre hareket eden ve sabit v 0 hızında iki referans çerçevesi düşünün. Bu çerçevelerden biri K harfi ile gösterilecektir. Bunu durağan olarak kabul edeceğiz. Daha sonra ikinci sistem K doğrusal ve düzgün hareket edecektir. K sisteminin x,y,z koordinat eksenlerini ve K" sisteminin x",y",z" koordinatlarını x ve x" eksenleri ve y ve y" , z ve z" eksenleri çakışacak şekilde seçiyoruz. K sistemindeki bir P noktasının x,y,z koordinatları ile K" sistemindeki aynı noktanın x",y",z" koordinatları arasındaki ilişkiyi bulalım. y=y", z=z" olduğu açıktır. Bu ilişkilere klasik mekanikte kabul edilen, zamanın her iki sistemde de aynı şekilde aktığı varsayımını, yani t=t"yi ekleyelim. Dört denklemlik bir set elde ederiz: x=x"+v 0 t;y= y";z=z"; t=t", Galilean dönüşümleri olarak adlandırılır. Göreliliğin mekanik ilkesi. Farklı eylemsiz referans çerçevelerindeki tüm mekanik olayların aynı şekilde ilerlediği ve bunun sonucunda herhangi bir mekanik deneyle sistemin durağan olup olmadığını veya düzgün ve doğrusal hareket edip etmediğini belirlemenin imkansız olduğu konuma Galileo'nun görelilik ilkesi denir. . Klasik hız toplama yasasının ihlali. Albert Einstein tarafından formüle edilen genel görelilik ilkesine (hiçbir fiziksel deneyim bir eylemsiz çerçeveyi diğerinden ayırt edemez) dayanarak, Lawrence Galileo'nun dönüşümlerini değiştirdi ve şunları elde etti: x "= (x-vt) /  (1-v 2 / c 2 ); y "=y; z "= z; t" \u003d (t-vx / c 2) /  (1-v 2 / c 2). Bu dönüşümlere Lawrence dönüşümleri denir.

USE kodlayıcının konuları: mekanikte kuvvetler, elastik kuvvet, Hooke yasası.

Bildiğimiz gibi, Newton'un ikinci yasasının sağ tarafında, vücuda uygulanan tüm kuvvetlerin bileşkesi (yani vektör toplamı) bulunur. Şimdi mekanikte cisimlerin etkileşim kuvvetlerini incelememiz gerekiyor. Üç tür vardır: elastik kuvvet, yerçekimi kuvveti ve sürtünme kuvveti. Elastikiyetle başlayalım.

Deformasyon.

Elastik kuvvetler cisimlerin deformasyonu sırasında ortaya çıkar. Deformasyon vücudun şeklindeki ve büyüklüğündeki bir değişikliktir. Deformasyonlar çekme, sıkıştırma, burulma, kesme ve eğilmeyi içerir.
Deformasyonlar elastik ve plastiktir. Elastik deformasyon buna neden olan dış kuvvetlerin etkisinin sona ermesinden sonra tamamen kaybolur, böylece vücut şeklini ve boyutlarını tamamen eski haline getirir. Plastik bozulma dış yükün kaldırılmasından sonra (belki kısmen) korunur ve vücut artık eski boyutuna ve şekline geri dönmez.

Vücudun parçacıkları (moleküller veya atomlar), elektromanyetik kökenli çekici ve itici kuvvetlerle (bunlar komşu atomların çekirdekleri ve elektronları arasında hareket eden kuvvetlerdir) birbirleriyle etkileşime girer. Etkileşim kuvvetleri, parçacıklar arasındaki mesafelere bağlıdır. Deformasyon yoksa, çekim kuvvetleri itme kuvvetleri tarafından telafi edilir. Deformasyon sırasında parçacıklar arasındaki mesafeler değişir ve etkileşim kuvvetlerinin dengesi bozulur.

Örneğin, bir çubuk gerildiğinde, parçacıkları arasındaki mesafeler artar ve çekici kuvvetler hakim olmaya başlar. Aksine, çubuk sıkıştırıldığında, parçacıklar arasındaki mesafeler azalır ve itme kuvvetleri baskın olmaya başlar. Her durumda, deformasyona zıt yönde yönlendirilen ve gövdenin orijinal konfigürasyonunu geri yükleme eğiliminde olan bir kuvvet ortaya çıkar.

elastik kuvvet - bu, vücudun elastik deformasyonu sırasında ortaya çıkan ve deformasyon sürecinde gövde parçacıklarının yer değiştirmesinin tersi yönde yönlendirilen kuvvettir. elastik kuvvet:

1. deforme olmuş bir cismin bitişik katmanları arasında hareket eder ve her katmana uygulanır;
2. Deforme olmuş cismin yanından onunla temas halinde olan cisme etki ederek deformasyona neden olur ve bu cisimlerin yüzeylerine dik temas noktalarında uygulanır (tipik bir örnek destek tepki kuvvetidir).

Plastik deformasyonlardan kaynaklanan kuvvetler elastik kuvvetlere ait değildir. Bu kuvvetler deformasyonun büyüklüğüne değil, oluşma hızına bağlıdır. Bu tür kuvvetlerin incelenmesi
müfredatın çok ötesine geçer.

Okul fiziğinde, ipliklerin ve kabloların gerilimleri ile yayların ve çubukların gerilimleri ve sıkıştırmaları dikkate alınır. Bütün bu durumlarda, elastik kuvvetler bu cisimlerin eksenleri boyunca yönlendirilir.

Hook kanunu.

deformasyon denir küçük vücut boyutundaki değişiklik orijinal boyutundan çok daha az ise. Küçük deformasyonlarda, elastik kuvvetin deformasyonun büyüklüğüne bağımlılığı lineer olur.

Hook kanunu . Elastik kuvvetin mutlak değeri, deformasyonun büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Özellikle, bir miktar sıkıştırılmış veya gerilmiş bir yay için, elastik kuvvet aşağıdaki formülle verilir:

(1)

yay sabiti nerede.

Sertlik katsayısı sadece yayın malzemesine değil, aynı zamanda şekli ve boyutlarına da bağlıdır.

Formül (1)'den, elastik kuvvetin (küçük) deformasyona bağımlılığının grafiğinin düz bir çizgi olduğunu takip eder (Şekil 1):

Pirinç. 1. Hooke Yasası

Sertlik katsayısı, düz çizgi denklemindeki açısal katsayı ile ilgilidir. Bu nedenle, eşitlik doğrudur:

bu düz çizginin apsis eksenine olan eğim açısı nerededir. Bu eşitlik, miktarı deneysel olarak bulurken kullanmak için uygundur.

Hooke'un elastik kuvvetin deformasyonun büyüklüğüne lineer bağımlılığı yasasının sadece cismin küçük deformasyonları için geçerli olduğunu bir kez daha vurguluyoruz. Deformasyonlar küçük olmayı bıraktığında, bu bağımlılık lineer olmaktan çıkar ve daha karmaşık bir biçim alır. Buna göre, Şekil 1'deki düz çizgi. 1, tüm gerinim değerlerine bağımlılığı açıklayan eğrisel grafiğin yalnızca küçük bir başlangıç ​​kısmıdır.

Gencin modülü.

Küçük deformasyonların özel durumunda çubuklar Hooke yasasının genel biçimini (1) iyileştiren daha ayrıntılı bir formül var.

Yani, çubuk uzunluğu ve kesit alanı gerilir veya sıkışırsa
değerine göre, formül elastik kuvvet için geçerlidir:

Burada - Gencin modülüçubuk malzeme. Bu katsayı artık çubuğun geometrik boyutlarına bağlı değildir. Çeşitli maddelerin Young modülleri referans tablolarında verilmiştir.