Номер 2, страница 62 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 16. Деформация твёрдых тел. Виды деформации. Вопросы в начале параграфа - номер 2, страница 62.

Условие.

✓ Вспомните закон Гука.

Решение.

Вспомните закон Гука.

Закон Гука — это фундаментальный закон в физике и механике, описывающий упругие свойства твердых тел. Он утверждает, что при малых упругих деформациях (таких как растяжение, сжатие или изгиб) сила упругости, возникающая в теле, прямо пропорциональна величине этой деформации.

Основная математическая формулировка закона Гука выглядит так:

$F_{упр} = -kx$

Разберем компоненты этой формулы:

• $F_{упр}$ — это сила упругости, которая возникает внутри деформированного тела и стремится вернуть его в первоначальное, недеформированное состояние. В Международной системе единиц (СИ) она измеряется в ньютонах (Н).

• $\text{k}$ — это коэффициент жесткости (также называемый жесткостью пружины). Он является мерой сопротивления тела упругой деформации. Жесткость зависит от материала, из которого сделано тело, а также от его формы и размеров. В системе СИ измеряется в ньютонах на метр (Н/м).

• $\text{x}$ — это деформация тела, то есть изменение его размера или формы. Для простого случая растяжения или сжатия стержня или пружины, $\text{x}$ представляет собой удлинение (изменение длины). В системе СИ измеряется в метрах (м).

Знак «минус» в формуле играет важную роль. Он указывает на то, что сила упругости всегда направлена в сторону, противоположную направлению смещения (деформации). Например, если мы растягиваем пружину вправо (положительное направление $\text{x}$), то сила упругости будет направлена влево, пытаясь вернуть пружину в исходное положение.

Важно помнить, что закон Гука применим только в пределах упругости материала. Если деформация становится слишком большой и превышает предел упругости, тело либо деформируется пластически (не возвращается в исходное состояние после снятия нагрузки), либо разрушается.

Часто в задачах рассматривается модуль внешней силы $F_{внешн}$, которая вызывает деформацию. В состоянии равновесия эта сила уравновешивает силу упругости: $F_{внешн} = |F_{упр}|$. В этом случае закон Гука записывают без знака минус:

$F_{внешн} = k|x|$

Существует и более общая форма закона Гука, которая связывает механическое напряжение $\sigma$ (сила на единицу площади) и относительную деформацию $\varepsilon$ (отношение удлинения к начальной длине):

$\sigma = E \varepsilon$

Здесь $\text{E}$ — это модуль Юнга, или модуль упругости, который является характеристикой самого материала.

Ответ: Закон Гука гласит, что сила упругости $F_{упр}$, возникающая в упруго деформированном теле, прямо пропорциональна его удлинению (деформации) $\text{x}$ и направлена в сторону, противоположную этому удлинению. Математическая запись закона: $F_{упр} = -kx$, где $\text{k}$ – коэффициент жесткости тела.