Formula forță elastică în fizică

Sub acțiunea forței externe asupra onodeformiruetsya corp (schimbarea dimensiunii are loc, volumul și forma corpului de multe ori). În timpul deformării solidului corp având deplasamentul sub formă de particule fiind în siturile de cristal cu zăbrele din pozițiile inițiale de echilibru în poziții noi. O astfel de schimbare a inhiba forțele cu care particulele interacționează. Rezultatul este forța elastică internă de echilibrare forțe externe. Aceste forțe sunt aplicate pe corpul deformat. Mărimea forței elastice proporțională cu deformarea corpului.

Determinarea rezistenței și elasticitate formula

forța elastică este numită forță de natură electromagnetică, care apare ca urmare a unor deformări ale corpului, ca răspuns la stimuli externi.

Chemat deformare elastică, prin încetarea unei forțe exterioare a corpului recapătă forma anterioara, iar dimensiunile sale, deformarea dispare. Deformarea elastică este numai în cazul în care o forță externă nu depășește o anumită valoare, numită limita elastică. Forța elastică de deformare elastică este un potențial. direcția vectorului forță elastică opusă direcției vectorului deplasare la deformare. Sau, cu alte cuvinte, putem spune că forța elastică este îndreptată împotriva mișcării în deformarea particulelor.

Caracteristicile proprietățile elastice ale solidelor

Proprietățile elastice ale solidelor caracterizate utilizând o tensiune care este adesea notat cu o literă. Tensiunea - o cantitate fizică, care este egală cu forța elastică, care cade pe o singură secțiune a corpului:

în care dFupr - corpul elementului forță elastică; dS - corpul celulei suprafața secțiunii transversale. Stresul se numește normală dacă vectorul este perpendicular pe dS.

Formula de calcul a forței elastice este expresia:

în care - deformarea relativă - deformarea absolută a valorii inițiale care caracterizează forma sau dimensiunile corpului valori x; K - modulul de elasticitate (at). Inversul modulului de elasticitate se numește coeficient de elasticitate. Pur și simplu pune, forța elastică a magnitudinii proporțională cu cantitatea de deformare.

tensiune longitudinală (compresie)

Longitudinală (unilaterală) constă în aceea că se întinde sub o întindere (compresiune) forța o creștere (scădere) în organism. Condiția pentru a pune capăt acestui tip de deformare este egalitatea:

unde F - forța externă aplicată corpului, Fupr - rezistența corpului elasticitatea. Măsura de deformare în procesul în cauză este elongația (contracție).

Apoi, unitatea de forță elastică poate fi definită ca:

unde E - modulul lui Young, care în acest caz este egal cu modulul de elasticitate (E = K) și caracterizarea proprietăților elastice ale corpului; l - lungimea inițială a corpului; - variația lungimii sub o sarcină de F = F_upr. La - aria secțiunii transversale a eșantionului.

Expresia (4) se numește legea lui Hooke.

In cel mai simplu caz, luând în considerare forța elastică, care apare în arc de tracțiune (compresiune). Apoi, legea lui Hooke este scris ca:

unde Fx - unitate de proiecție forță elastică; k - constantă elastică, x - resort extensie.

tulpina forfecare

deformare la forfecare se numește, în care toate straturile corpului, care sunt paralele cu un plan, deplasată față reciproc. În cazul în care valoarea de deplasare a corpului care a fost deformată, nu este schimbat. Segmentul, care este deplasată una în raport cu un alt plan, numit absolut offset (segmentul Fig.1 AA“). În cazul în care unghiul de deplasare () este mic, atunci. Acest unghi. (Deplasare relativă) caracterizează deformarea relativă. Atunci când această tensiune este egală cu:

unde G - modulul de forfecare.

Unitățile de măsură forța elastică

Unitatea de bază de măsurare a forțelor elastice (sau orice altă forță) în unități SI este: [Fupr] = H

Exemple de rezolvare a problemelor

Sarcină. Care este lucrarea forțelor elastice din rigiditatea de deformare a arcului, care este egală cu k? În cazul în care alungirea inițială a arcului a fost x1. elongație ulterioară a fost x2.

Decizie. Conform legii lui Hooke a modulului de elasticitate de putere este găsit ca:

Forța la prima tulpina elastic va fi:

În cazul celei de a doua tulpina avem:

Lucru (A) forțe elastice pot fi găsite ca:

în cazul în care - dimensiunea medie a forței elastice, care este egală cu:

modul de deplasare S- a:

- unghiul dintre vectorul mișcare și forțele elastice (acești vectori sunt îndreptate în direcții opuse). Înlocuim expresia (1,2), (1,3), (1,5) și (1,6), în formula pentru (1.4), obținem:

Sarcină. Greutatea corporală m (care poate fi considerat ca un punct material) este atras de cordonul de cauciuc. Acest organism descrie un cerc într-un plan orizontal, cu o frecvență de rotație n. Cord Unghiul de deviere de la egal pe verticală. Rigiditatea cablului este egal cu k. Care este lungimea cablului neîntinsă (L0)?

Decizie. Fă un desen.

forță de tracțiune (N) Cablu de tracțiune determină valoarea (). Acest lucru dă naștere la forța elastică este egală în mărime și opusă în forță de tracțiune direcție:

Cablu de alimentare de tensiune este (din figura 2 și a doua lege a lui Newton):

Dar, așa cum tensiunea este egală în valoare absolută pentru a forța elastică, putem scrie că:

Figura 2 acordă o atenție:

unde l - lungimea filamentului alungit, R - raza cercului pe care punctul se mișcă. Aplicarea a doua lege a lui Newton, obținem:

Substitut în (2.4) expresia F, obținem:

În acest caz, lungimea netensionat a cablului: