Сила реакції опори – це сила пружності, яка діє на тіло з боку опори перпендикулярно до її поверхні.

Якщо на звичайній нитці підвісити важок, виникає пружна сила натягу , хоча деформації нитки не помітимо. Але саме ця сила компенсує силу ваги і не дає нитці порватися (мал. 2.32).

Якщо це ж тіло підвісити на гумовій стрічці, її деформацію буде помітно. В цьому випадку на тіло діє та сама пружна сила, спрямована протилежно силі ваги.

Отже, сила натягу – це сила пружності, що діє на тіло з боку підвісу.

Закон Гука. Якщо деформації порівняно невеликі (з такими деформаціями ми, як правило, маємо справу в побуті), то сила пружності безпосередньо пов’язана з приростом деформації. Чим більше розтягнута або стиснута пружина, тим більшою буде сила пружності. Цю залежність експериментально встановив англійський фізик Роберт Гук.

Закріпимо пружину одним кінцем до нерухомої стінки та подіємо на неї з силою . При цьому пружина розтягнеться і видовжиться на величину . Виникає сила пружності, яка спрямована протилежно напряму видовження (деформації) (мал. 2.34, а). Стиснемо пружину (мал. 2.34, б). При цьому виникає сила пружності, протилежна зміщенню . При збільшені видовження або стискання пружини збільшується, відповідно, і сила пружності. На малюнку показано залежність модуля сили пружності від абсолютної величини деформації (мал. 2.35, а) та залежність проекції сили пружності від OX (мал. 2.35, б). Експериментально перевірено, що сила пружності прямо пропорційна видовженню і спрямована протилежно до нього:

.

Це співвідношення отримало назву закон Гука, за ім’ям вченого, який його відкрив.

Під час пружної деформації модуль сили пружності прямо пропорційний видовженню тіла:

пр .

У загальному вигляді записують: пр , де k – коефіцієнт жорсткості пружини, який залежить від пружних властивостей матеріалу та розмірів тіла. Враховуючи, що координата x та проекція сили пружності вісь OX мають протилежні знаки, записують: . Величина коефіцієнта жорсткості визначається з формули, що виражає закон Гука: .

Вимірювання сил. Згідно з законом Гука величина видовження тіла вказує на величину, сили що діє на нього. Ця залежність покладена в основу принципу дії приладу для вимірювання сили – динамометра. Найпростіший динамометр – пружинний. Він складається з пружини, закріпленої на проградуйованій шкалі (мал. 2.36). За цим самим принципом побудований побутовий пружинний динамометр – кантор. Його використовують для побутового зважування тіл. Підвішуючи тіло до пружини кантора, визначають його вагу (сила пружності, що виникає в пружині динамометра дорівнює силі ваги, з якою тіло, що зважується, діє на пружину). Шкала проградуйована з урахуванням залежності між масою тіла та силою, з якою воно діє на опору чи підвіс – вагою (1 Н ~ 0,1 кг).

Дата добавления: 2015-08-18