Теоретическое исследование, страница 90 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 3. Динамика. Параграф 17. Сила упругости. Закон Гука. Вопросы - страница 90.

Условие.

Теоретическое исследование

На рис. 62 представлен график зависимости проекции $(F_{\text{упр}})_x$ силы упругости от деформации $\text{x}$ пружины. Какой участок графика соответствует деформации сжатия, а какой — деформации растяжения пружины?

Решение.

Решение

Зависимость проекции силы упругости от деформации пружины описывается законом Гука. В проекции на ось $\text{x}$ он имеет вид: $ (F_{упр})_x = -kx $, где $\text{k}$ — жесткость пружины, а $\text{x}$ — её деформация (смещение конца пружины от положения равновесия О). Знак «минус» в формуле означает, что сила упругости всегда направлена в сторону, противоположную деформации, то есть к положению равновесия.

Участок, соответствующий деформации сжатия

При сжатии пружины её конец смещается против направления оси $\text{x}$, поэтому деформация $\text{x}$ отрицательна ($x < 0$). В этом случае проекция силы упругости, согласно закону Гука, будет положительной: $(F_{упр})_x = -k \cdot x > 0$. Сила направлена в сторону положения равновесия, то есть в положительном направлении оси $\text{x}$. На графике отрицательным значениям $\text{x}$ и положительным значениям $(F_{упр})_x$ соответствует участок AO.

Ответ: деформации сжатия соответствует участок графика AO.

Участок, соответствующий деформации растяжения

При растяжении пружины её конец смещается по направлению оси $\text{x}$, поэтому деформация $\text{x}$ положительна ($x > 0$). В этом случае проекция силы упругости будет отрицательной: $(F_{упр})_x = -k \cdot x < 0$. Сила направлена к положению равновесия, то есть в отрицательном направлении оси $\text{x}$. На графике положительным значениям $\text{x}$ и отрицательным значениям $(F_{упр})_x$ соответствует участок OB.

Ответ: деформации растяжения соответствует участок графика OB.