Номер 1, страница 104 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

1. В чем заключается закон Гука?

1. Закон Гука — это физический закон, который описывает упругие свойства твердых тел при их деформации (растяжении, сжатии, сдвиге). Закон был установлен английским ученым Робертом Гуком в 1660 году.

Словесная формулировка закона: Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине этой деформации и направлена в сторону, противоположную направлению смещения частиц тела от положения равновесия.

Математически закон Гука выражается следующей формулой:

$F_{упр} = -kx$

где:

• $F_{упр}$ — сила упругости, измеряемая в ньютонах (Н). Это сила, с которой тело сопротивляется деформации и стремится вернуться в исходное состояние.

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

• $\text{x}$ — удлинение или сжатие тела (деформация), то есть изменение его длины по сравнению с состоянием покоя. Измеряется в метрах (м).

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

Важно отметить, что закон Гука справедлив только для малых упругих деформаций. При превышении некоторого предела, называемого пределом пропорциональности, зависимость между силой и деформацией перестает быть линейной. Если деформация превысит предел упругости, тело не сможет полностью восстановить свою первоначальную форму и размер после снятия нагрузки (возникает остаточная деформация).

Существует также обобщенная форма закона Гука, которая применяется в механике сплошных сред и связывает механическое напряжение и относительную деформацию:

$\sigma = E\epsilon$

где:

• $\sigma$ — механическое напряжение (отношение силы к площади поперечного сечения).

• $\text{E}$ — модуль Юнга (модуль упругости первого рода), характеризующий упругие свойства материала.

• $\epsilon$ — относительная деформация (отношение удлинения к начальной длине).

Ответ: Закон Гука гласит, что сила упругости, возникающая в деформированном теле, прямо пропорциональна величине его деформации ($\text{x}$) и направлена в противоположную сторону. Математически это выражается формулой $F_{упр} = -kx$, где $\text{k}$ — коэффициент жесткости. Закон применим только в пределах упругой деформации тела.