Номер 4, страница 73 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. При каких условиях выполняется закон Гука?

Закон Гука устанавливает прямую пропорциональную зависимость между силой упругости, возникающей в теле при деформации, и величиной этой деформации. Формула, выражающая этот закон, имеет вид:

$$ F_{упр} = -kx $$

где:

• $F_{упр}$ — сила упругости, возникающая в теле (единица измерения в СИ — Ньютон, Н). Знак «минус» указывает на то, что сила упругости направлена в сторону, противоположную смещению частиц тела от положения равновесия (то есть она стремится вернуть тело в исходное состояние).
• $k$ — коэффициент жесткости тела (единица измерения в СИ — Ньютон на метр, Н/м). Этот коэффициент зависит от материала, формы и размеров тела.
• $x$ — абсолютная деформация (удлинение или сжатие) тела (единица измерения в СИ — метр, м).

Иногда закон записывают для модуля силы упругости или для внешней силы, вызывающей деформацию, тогда знак «минус» опускается: $F = k|x|$.

Ответ: Формула, выражающая закон Гука: $F_{упр} = -kx$.

4. Закон Гука является эмпирическим, то есть установлен опытным путем, и он справедлив не всегда, а только при определенных условиях. Основное условие его выполнения заключается в том, что деформация тела должна быть упругой.

Более детально, условия следующие:

1. Деформации должны быть малыми. При значительных деформациях линейная зависимость между силой и изменением длины нарушается.
2. Нагрузка на тело не должна превышать его предел пропорциональности. Предел пропорциональности — это максимальное механическое напряжение, при котором деформация еще остается прямо пропорциональной приложенной силе.
3. После снятия внешней нагрузки тело должно полностью восстанавливать свою первоначальную форму и размеры. Если это условие нарушается (то есть деформация становится пластической, или остаточной), закон Гука перестает выполняться.

Ответ: Закон Гука выполняется при малых упругих деформациях, когда нагрузка на тело не превышает предел пропорциональности материала.

5. Вопрос в задании представлен не полностью, он обрывается: «Деформация какого тела вы-». Наиболее вероятно, что полный вопрос мог звучать так: «Приведите пример деформации тела, которая описывается законом Гука».

Исходя из этого предположения, можно привести следующие примеры:

• Растяжение или сжатие стальной пружины (например, в пружинном динамометре, весах или амортизаторе автомобиля).
• Изгиб упругой балки или линейки под действием небольшой нагрузки.
• Растяжение металлической проволоки или струны музыкального инструмента при их натяжении.
• Кручение упругого стержня.

Во всех перечисленных случаях, пока деформация мала и не выходит за пределы упругости материала, сила упругости, возникающая в теле, будет пропорциональна величине деформации в соответствии с законом Гука.

Ответ: (При предположении, что вопрос был о примере деформации) Примером деформации, для которой выполняется закон Гука, является растяжение или сжатие пружины в пределах ее упругости.