Сила упругости

Для начала давайте посмотрим, что такое деформация?

Представьте, что у вас есть резиновый шарик. Если вы начнете нажимать на него, он начнет "даваться" под давлением и изменять свою форму, становясь плоским или вытянутым. В этом случае шарик подвергается деформации под действием вашей силы.

Деформация может происходить и с жидкостями и газами. Например, когда вы наливаете воду в бутылку, она заполняет ее и принимает форму бутылки, что также является формой деформации.

Важно отметить, что деформация может быть обратимой (когда объект возвращается в свою первоначальную форму после прекращения воздействия силы) или необратимой (когда объект остается в измененной форме). 

Что такое сила упругости?

Сила упругости проявляется, когда материал возвращается к своей исходной форме после применения силы. Это свойство называется "упругостью". Упругие материалы, такие как резинки и пружины, обладают этой способностью. Когда вы применяете силу к упругому материалу, он деформируется (изменяет форму), но затем возвращается к своей исходной форме, когда сила перестает действовать.

На картинке можно увидеть пример упругости: стол прогибается под весом тяжелого объекта, но если этот объект убрать, стол примет свою первоначальную форму; нить к которой подвешен шар, растягивается под весом шара, но если шар убрать, то нить вернет свою первоначальную форму.

• Резиновые резинки:

Представьте себе, что у вас есть резиновая резинка. Когда вы растягиваете ее и отпускаете, она моментально возвращается к своей исходной форме. Это происходит из-за силы упругости в резинке. При растяжении молекулы резинки "сжимаются", но когда сила прекращается, они "распрямляются" и возвращают резинку к прежнему состоянию.

• Пружинные матрасы:

Многие матрасы содержат пружины. Когда вы ложитесь на такой матрас, пружины поддерживают вашу вес и сглаживают давление. Когда вы встаете с матраса, пружины возвращаются к своей исходной форме, обеспечивая комфорт и поддержку.

Сила упругости широко используется в нашей повседневной жизни и инженерии. Ее применяют в пружинах автомобильных подвесок для гладкой поездки, в резиновых шинах, чтобы обеспечить хороший сцеп на дороге, и даже в медицинских устройствах, таких как брекеты на зубах.

Важно понимать, что сила упругости – это не только увлекательное явление, но и ключевой элемент в создании различных устройств и конструкций, делая наш мир более удобным и функциональным.

Говоря о силе упругости нельзя упустить из вида Закон Гука.

Другими словами, чем сильнее вы потянете или сожмете пружину, резиновый шарик или другой упругий объект, тем сильнее он будет тянуться или сжиматься в ответ. И вычисляется он по формуле: 

где сила упругости [Н], коэффициент жесткости, изменение длины (деформация).

Например, представьте себе пружину. Если вы потянете ее, она начнет удлиняться, но как только вы перестанете тянуть, она вернется к своей исходной форме. Это происходит потому, что пружина выполняет закон Гука, возвращаясь к своему первоначальному состоянию.

Закон Гука очень полезен в инженерии и дизайне, так как он позволяет предсказать, как будут вести себя упругие материалы при различных нагрузках. Таким образом, он помогает создавать безопасные и надежные конструкции, а также понимать, какие силы могут возникнуть при деформации материалов.