Номер 3, страница 77 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

3. Сформулируйте закон Гука.

3. Закон Гука — это физический закон, который описывает упругие свойства твердых тел под действием приложенных к ним сил. Закон утверждает, что сила упругости, возникающая в теле в результате его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации. Этот закон справедлив только для малых деформаций, не превышающих предел упругости материала.

Словесная формулировка закона: Сила упругости, возникающая при упругой деформации тела (растяжении или сжатии), по модулю прямо пропорциональна абсолютному значению деформации и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации.

Математически закон Гука для силы упругости записывается в виде:

$F_{упр} = -k \cdot \Delta x$

где:

• $F_{упр}$ — сила упругости, измеряемая в Ньютонах (Н). Это внутренняя сила, которая стремится вернуть тело в его первоначальное, недеформированное состояние.

• $k$ — коэффициент жесткости (или коэффициент упругости). Он характеризует способность тела сопротивляться деформации. Единица измерения в системе СИ — Ньютон на метр (Н/м). Жесткость зависит от материала, формы и размеров тела.

• $\Delta x$ — абсолютная деформация (удлинение или сжатие) тела, то есть изменение его длины по сравнению с первоначальной. Измеряется в метрах (м).

Знак «минус» в формуле имеет принципиальное значение. Он показывает, что вектор силы упругости всегда направлен в сторону, противоположную вектору деформации (смещения). Например, если пружину растянуть вправо ($\Delta x$ положительно), то сила упругости будет направлена влево, стремясь сжать пружину. Если пружину сжать ($\Delta x$ отрицательно), сила упругости будет направлена вправо, стремясь ее растянуть. Таким образом, сила упругости является возвращающей силой.

Иногда закон записывают в виде $F = k \cdot |\Delta x|$, где $F$ — это модуль внешней силы, которая вызвала деформацию. В состоянии равновесия внешняя сила и сила упругости равны по модулю и противоположны по направлению.

В более общем виде для сплошных сред закон Гука связывает механическое напряжение $\sigma$ (сила на единицу площади) и относительную деформацию $\epsilon$:

$\sigma = E \cdot \epsilon$

где $E$ — модуль Юнга, характеризующий упругие свойства материала.

Ответ: Закон Гука гласит, что сила упругости $F_{упр}$, возникающая в упруго деформированном теле, прямо пропорциональна величине его деформации $\Delta x$ и направлена в сторону, противоположную деформации. Формула закона: $F_{упр} = -k \Delta x$, где $k$ — коэффициент жесткости тела.