Номер 3, страница 328 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Молекулярная физика. 12. Твёрдое тело. Параграф 70. Механические свойства твёрдых тел. Вопросы - номер 3, страница 328.

Условие.

3. Сформулируйте закон Гука и определение механического напряжения. В каких единицах измеряется механическое напряжение?

Решение.

Закон Гука

Закон Гука гласит, что сила упругости ($F_{упр}$), возникающая в теле при его упругой деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации ($x$) и направлена в сторону, противоположную направлению смещения частиц тела от положения равновесия. Математически это выражается формулой:

$F_{упр} = -kx$

В этой формуле $k$ — это коэффициент жёсткости, который зависит от свойств материала и геометрических размеров тела. Знак «минус» указывает на то, что сила упругости всегда стремится вернуть тело в первоначальное, недеформированное состояние.

Ответ: Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине деформации и направлена в противоположную сторону ($F_{упр} = -kx$).

Определение механического напряжения

Механическое напряжение ($\sigma$) — это физическая величина, равная отношению модуля силы упругости ($F_{упр}$), возникающей в поперечном сечении тела, к площади ($S$) этого сечения. Напряжение характеризует интенсивность внутренних сил, которые возникают в материале под действием внешних сил, вызывающих деформацию.

Формула для механического напряжения:

$\sigma = \frac{F_{упр}}{S}$

Ответ: Механическое напряжение — это физическая величина, определяемая как отношение модуля силы упругости к площади поперечного сечения тела ($\sigma = \frac{F_{упр}}{S}$).

Единицы измерения механического напряжения

В Международной системе единиц (СИ) механическое напряжение измеряется в паскалях (Па). Один паскаль (1 Па) — это напряжение, создаваемое силой в один ньютон (1 Н), равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр (1 $м^2$).

$1 \text{ Па} = 1 \frac{\text{Н}}{\text{м}^2}$

Поскольку паскаль является относительно малой величиной для большинства инженерных задач, на практике часто используют кратные единицы: килопаскаль (кПа, $10^3$ Па), мегапаскаль (МПа, $10^6$ Па) и гигапаскаль (ГПа, $10^9$ Па).

Ответ: Механическое напряжение измеряется в паскалях (Па).