Номер 5, страница 121 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 19. Механическое напряжение. Модуль Юнга. Глава 3. Динамика. Механика - номер 5, страница 121.

Условие.

5. Что называют модулем Юнга?

Решение.

Модуль Юнга, который также называют модулем упругости первого рода или модулем продольной упругости, — это физическая величина, являющаяся мерой жёсткости твёрдого материала. Он характеризует способность материала сопротивляться упругой деформации (растяжению или сжатию) при приложении к нему осевой силы. Эта величина названа в честь английского учёного Томаса Юнга.

Модуль Юнга, обычно обозначаемый буквой $E$, определяется как отношение механического напряжения $\sigma$ к относительной деформации $\varepsilon$ в том диапазоне нагрузок, где деформация является упругой, то есть материал подчиняется закону Гука.

Формула для определения модуля Юнга:
$E = \frac{\sigma}{\varepsilon}$

В этой формуле:
* $\sigma$ — это механическое напряжение, которое равно силе $F$, действующей перпендикулярно на единицу площади поперечного сечения $A$ тела ($ \sigma = \frac{F}{A} $). В системе СИ напряжение измеряется в паскалях (Па).
* $\varepsilon$ — это относительная деформация (или относительное удлинение), безразмерная величина, которая равна отношению изменения длины тела $\Delta L$ к его первоначальной длине $L_0$ ($ \varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0} $).

Таким образом, полную формулу для модуля Юнга можно записать следующим образом:
$E = \frac{F \cdot L_0}{A \cdot \Delta L}$

С физической точки зрения, чем выше значение модуля Юнга, тем более жёстким является материал. Это означает, что для его деформации требуется приложить большую силу. Например, сталь обладает высоким модулем Юнга (около 200 ГПа), что делает её жёстким и прочным материалом, в то время как резина имеет очень низкий модуль Юнга, что говорит о её высокой эластичности.

Ответ: Модулем Юнга называют физическую величину, которая характеризует жёсткость материала и его способность сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Он определяется как отношение механического напряжения к относительной деформации в пределах упругости материала.