Номер 7, страница 70 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 8. Силы в механике. Сила упругости - номер 7, страница 70.

Условие.

7. Расскажите о силе упругости. Какова причина её возникновения? Как она направлена?

Решение.

Решение

Расскажите о силе упругости. Сила упругости — это сила, возникающая в теле в результате его деформации (изменения формы или объема) и стремящаяся вернуть тело в исходное, недеформированное состояние. Деформация может быть разной: растяжение, сжатие, изгиб, кручение. При малых упругих деформациях величина силы упругости подчиняется закону Гука. Этот закон гласит, что сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине этой деформации. Математически закон Гука выражается формулой: $F_{упр} = -kx$, где $F_{упр}$ — сила упругости, $\text{k}$ — коэффициент жесткости (зависит от материала и размеров тела, измеряется в Н/м), а $\text{x}$ — удлинение или сжатие тела (величина деформации). Ответ: Сила упругости — это сила, возникающая при деформации тела и стремящаяся вернуть его в первоначальное состояние. Для малых деформаций она описывается законом Гука $F_{упр} = -kx$.

Какова причина её возникновения? Причина возникновения силы упругости кроется во взаимодействии между атомами и молекулами, из которых состоит тело. В недеформированном состоянии частицы вещества находятся на таких расстояниях друг от друга, что силы притяжения и отталкивания между ними сбалансированы. Когда тело деформируется (например, растягивается), межмолекулярные расстояния увеличиваются. При этом силы притяжения между частицами становятся преобладающими и стремятся вернуть частицы в положение равновесия. Если же тело сжимают, расстояния между частицами уменьшаются, и начинают преобладать силы отталкивания, которые также стремятся вернуть частицы в исходное положение. Суммарное действие этих межмолекулярных сил и проявляется на макроскопическом уровне как сила упругости. Ответ: Причиной возникновения силы упругости является электромагнитное взаимодействие между атомами и молекулами вещества, которое стремится вернуть их в положение равновесия при нарушении этого положения в результате деформации.

Как она направлена? Сила упругости всегда направлена в сторону, противоположную направлению смещения частиц тела при деформации. Другими словами, она направлена против деформации. Например, если пружину растянуть, смещая ее конец вправо, то сила упругости будет направлена влево, пытаясь сжать пружину. Если пружину сжать, смещая ее конец влево, сила упругости будет направлена вправо, пытаясь ее распрямить. Именно это и отражает знак "минус" в формуле закона Гука ($F_{упр} = -kx$): вектор силы упругости всегда противоположен вектору смещения $\text{x}$. Силы упругости, такие как сила реакции опоры, направлены перпендикулярно поверхности опоры. Ответ: Сила упругости направлена в сторону, противоположную деформации тела, то есть так, чтобы восстановить первоначальную форму и размеры тела.