Номер 6, страница 263, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

6. Сформулируйте Закон Гука.

6. Сформулируйте Закон Гука.

Закон Гука — это фундаментальный закон из области механики, описывающий упругие свойства твердых тел. Он устанавливает линейную зависимость между деформацией тела и силой, вызывающей эту деформацию, при условии, что деформации малы.

Классическая формулировка закона Гука, чаще всего рассматриваемая на примере пружины, гласит: сила упругости, возникающая в теле при его растяжении или сжатии, прямо пропорциональна величине этой деформации и направлена в сторону, противоположную направлению смещения.

Математически этот закон выражается следующей формулой:

$F_{упр} = -kx$

где:

$F_{упр}$ — это сила упругости, возникающая в теле (измеряется в Ньютонах, Н);

$\text{x}$ — это абсолютная деформация тела (удлинение или сжатие) относительно его первоначального состояния (в метрах, м);

$\text{k}$ — это коэффициент жесткости или упругости. Он характеризует способность тела сопротивляться деформации и зависит от материала, формы и размеров тела (в Ньютонах на метр, Н/м).

Знак «минус» в формуле указывает на то, что сила упругости всегда действует как возвращающая сила, то есть она направлена в сторону, противоположную вектору деформации. Например, если пружину растянуть вправо ($x>0$), сила упругости будет направлена влево ($F_{упр}<0$), стремясь вернуть пружину в исходное положение.

Закон Гука также имеет обобщенную форму, которая используется в механике сплошных сред для описания связи между механическим напряжением и относительной деформацией:

$\sigma = E \cdot \varepsilon$

где:

$\sigma$ (сигма) — механическое напряжение, равное силе, приложенной к единице площади поперечного сечения тела ($\sigma = F/S$). Измеряется в Паскалях (Па).

$\varepsilon$ (эпсилон) — относительная деформация, представляющая собой отношение изменения длины тела к его начальной длине ($\varepsilon = \Delta l / l_0$). Это безразмерная величина.

$\text{E}$ — модуль упругости первого рода, или модуль Юнга. Это физическая величина, характеризующая упругие свойства материала, и она также измеряется в Паскалях (Па).

Следует отметить, что закон Гука является приближенным и выполняется с высокой точностью только для малых деформаций в пределах, называемых пределом упругости. За этим пределом зависимость между силой и деформацией становится нелинейной, и тело может подвергнуться пластической (необратимой) деформации.

Ответ: Закон Гука утверждает, что при малых упругих деформациях сила упругости, возникающая в теле, прямо пропорциональна его абсолютному удлинению (или сжатию) и направлена в сторону, противоположную деформации. Математическая запись закона: $F_{упр} = -kx$, где $F_{упр}$ — сила упругости, $\text{k}$ — коэффициент жесткости тела, а $\text{x}$ — его деформация.