Сила упругости
Сила упругости возникает при деформации тела и направлена так, чтобы вернуть тело к исходным форме и размерам. Она действует, пока тело сохраняет способность восстанавливать форму после снятия нагрузки.
Деформацией называют изменение формы или размеров тела под действием внешних сил. Например, при растяжении пружины сила упругости направлена к положению, в котором пружина имела исходную длину; при сжатии — от места сжатия. Поэтому сила упругости противодействует деформации.
Формула для пружины
Для небольшой деформации пружины модуль силы упругости определяют по закону Гука. Здесь \(k\) — жёсткость пружины, а \(\Delta l\) — изменение длины пружины. Чем больше жёсткость или деформация, тем больше сила упругости.
Пружина жёсткостью \(k=200\ \text{Н/м}\) растянута на \(\Delta l=0{,}03\ \text{м}\). Модуль силы упругости равен \(F_{\text{упр}}=200\cdot0{,}03=6\ \text{Н}\). Сила направлена в сторону, противоположную растяжению.
Сила упругости и сила, вызывающая деформацию, приложены к разным телам. Например, рука растягивает пружину, а пружина действует на руку силой упругости в противоположную сторону. Эти силы образуют пару сил взаимодействия, а не «складываются» на одном теле.
Куда направлена сила упругости у растянутой пружины?
Главное
- Сила упругости возникает при деформации и стремится восстановить исходную форму тела.
- Для пружины при малых деформациях \(F_{\text{упр}}=k\Delta l\).
- Направление силы упругости противоположно направлению деформации.