Номер 3, страница 92 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Упражнение 15. Параграф 27. Сила упругости. Закон Гука. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 3, страница 92.

Условие.

3. На основе знаний о строении вещества объясните возникновение силы упругости в стержне, к которому подвешена люстра. Сделайте схематический рисунок расположения молекул стержня в двух случаях: до деформации и в процессе деформации.

Решение.

Решение 2.

Возникновение силы упругости в твердых телах, таких как стержень, к которому подвешена люстра, объясняется электромагнитным взаимодействием между атомами или молекулами, составляющими вещество. В основе этого явления лежат силы межмолекулярного притяжения и отталкивания.

В отсутствие внешней нагрузки (деформации) молекулы в кристаллической решетке стержня находятся в положениях устойчивого равновесия. Это означает, что они расположены на определенном среднем расстоянии $r_0$ друг от друга, при котором силы притяжения и отталкивания между ними скомпенсированы. Молекулы при этом совершают непрерывные тепловые колебания около этих положений равновесия.

Когда к стержню подвешивают люстру, ее вес действует как растягивающая сила. Под действием этой силы стержень удлиняется — происходит деформация растяжения. В результате расстояние между молекулами вдоль направления действия силы увеличивается и становится больше равновесного ($r > r_0$).

На расстояниях, превышающих равновесное, силы межмолекулярного притяжения становятся больше сил отталкивания. Возникает результирующая сила, направленная на сближение молекул и стремящаяся вернуть их в исходное равновесное положение. Макроскопически, сумма всех этих элементарных сил, действующих между молекулами в поперечном сечении стержня, и есть сила упругости. Она направлена противоположно деформации (в данном случае, вверх, против силы тяжести люстры) и препятствует дальнейшему растяжению стержня, восстанавливая его первоначальные размеры после снятия нагрузки (если деформация была упругой).

до деформации

Молекулы (показаны кружками) расположены в узлах кристаллической решетки на равновесных расстояниях друг от друга.

в процессе деформации

Под действием внешней силы (веса люстры) стержень растягивается. Расстояние между молекулами в вертикальном направлении увеличивается.

Ответ: Сила упругости в стержне, к которому подвешена люстра, возникает вследствие электромагнитного взаимодействия между его молекулами. При растяжении стержня под весом люстры расстояние между молекулами увеличивается ($r > r_0$). Это приводит к тому, что силы межмолекулярного притяжения начинают преобладать над силами отталкивания. Совокупность этих сил притяжения, стремящихся вернуть молекулы в их исходное равновесное положение, и образует макроскопическую силу упругости, направленную против деформации. На схематическом рисунке это отражается увеличением расстояний между молекулами в направлении растяжения по сравнению с их расположением в недеформированном стержне.