Forcaelasticitet- kjo është fuqia që ndodh kur trupi deformohet dhe që kërkon të rivendosë formën dhe madhësinë e mëparshme të trupit.
Forca elastike lind si rezultat i ndërveprimit elektromagnetik midis molekulave dhe atomeve të një substance.
Versioni më i thjeshtë i deformimit mund të konsiderohet duke përdorur shembullin e ngjeshjes dhe zgjatjes së një suste.
Në këtë foto (x>0) - deformimi në tërheqje; (x< 0) - deformimi i kompresimit. (Fx) — forca e jashtme.
Në rastin kur deformimi është më i parëndësishëm, d.m.th i vogël, forca elastike drejtohet në drejtimin që është i kundërt me drejtimin e grimcave lëvizëse të trupit dhe është në proporcion me deformimin e trupit:
Fx = Fkontroll = - kx
Duke përdorur këtë marrëdhënie, shprehet ligji i Hukut, i cili u krijua në mënyrë eksperimentale. Koeficienti k zakonisht quhet ngurtësi trupore. Ngurtësia e një trupi matet në njuton për metër (N/m) dhe varet nga madhësia dhe forma e trupit, si dhe nga materialet nga të cilat është i përbërë trupi.
Në fizikë, ligji i Hukut për përcaktimin e ngjeshjes ose deformimit të tensionit të një trupi është shkruar në një formë krejtësisht të ndryshme. Në këtë rast, quhet deformimi relativ
Robert Huk
(18.07.1635 - 03.03.1703)
Natyralist, enciklopedist anglez
qëndrim ε = x/l . Në të njëjtën kohë, stresi quhet zonë seksion kryq trupat pas deformimit relativ:
σ = F / S = -Fkontroll / S
Në këtë rast, ligji i Hukut formulohet si më poshtë: sforcimi σ është proporcional me deformimin relativ. ε . Në këtë formulë koeficienti E quhet moduli i Young-ut. Ky modul nuk varet nga forma e trupit dhe dimensionet e tij, por në të njëjtën kohë, varet drejtpërdrejt nga vetitë e materialeve nga të cilat përbëhet trupi. Për materiale të ndryshme Moduli i Young luhatet në një gamë mjaft të gjerë. Për shembull, për gomën E ≈ 2·106 N/m2, dhe për çelikun E ≈ 2·1011 N/m2 (d.m.th. pesë rend të madhësisë më shumë).
Është mjaft e mundur të përgjithësohet ligji i Hukut në rastet kur ndodhin deformime më komplekse. Për shembull, merrni parasysh deformimin e përkuljes. Le të shqyrtojmë një shufër që mbështetet në dy mbështetëse dhe ka një devijim të konsiderueshëm.
Nga ana e mbështetëses (ose pezullimit), një forcë elastike vepron në këtë trup, kjo është forca e reagimit mbështetës. Forca e reagimit të suportit kur trupat vijnë në kontakt do të drejtohet rreptësisht pingul me sipërfaqen e kontaktit. Kjo forcë zakonisht quhet forca normale e presionit.
Le të shqyrtojmë opsionin e dytë. Trupi shtrihet në një tryezë të palëvizshme horizontale. Pastaj reaksioni i suportit balancon forcën e gravitetit dhe drejtohet vertikalisht lart. Për më tepër, pesha e trupit konsiderohet forca me të cilën trupi vepron në tavolinë.
Kur një forcë e jashtme vepron mbi një trup, ai deformohet (ndodh një ndryshim në madhësinë, vëllimin dhe shpesh formën e trupit). Gjatë deformimit të një trupi të ngurtë, ndodhin zhvendosje të grimcave të vendosura në nyjet e rrjetës kristalore nga pozicionet fillestare të ekuilibrit në pozicione të reja. Kjo zhvendosje parandalohet nga forcat me të cilat ndërveprojnë grimcat. Si rezultat, shfaqen forca elastike të brendshme që balancojnë forcat e jashtme. Këto forca aplikohen në trupin e deformuar. Madhësia e forcave elastike është proporcionale me deformimin e trupit.
Përkufizimi
Forca elastikeështë një forcë e natyrës elektromagnetike që lind si rezultat i deformimit të trupit si përgjigje ndaj ndikimit të jashtëm.
Elasticiteti është një deformim në të cilin, pas ndërprerjes së forcës së jashtme, trupi rikthen formën dhe madhësinë e mëparshme dhe deformimi zhduket. Deformimi ka natyrë elastike vetëm nëse forca e jashtme nuk kalon një vlerë të caktuar të quajtur kufi elastik. Forca elastike gjatë deformimeve elastike është potenciale. Drejtimi i vektorit të forcës elastike është i kundërt me drejtimin e vektorit të zhvendosjes gjatë deformimit. Ose, në një mënyrë tjetër, mund të themi se forca elastike drejtohet kundër lëvizjes së grimcave gjatë deformimit.
Vetitë elastike të ngurta karakterizohet nga tensioni, i cili shpesh shënohet me shkronjën. Stresi është një sasi fizike e barabartë me forcën elastike që bie në një seksion njësi të një trupi:
ku dF upr është elementi i forcës elastike të trupit; dS - element i zonës së prerjes tërthore të trupit. Tensioni quhet normal nëse vektori është pingul me dS.
Formula për llogaritjen e forcës elastike është shprehja:
ku është deformimi relativ, është deformimi absolut, x është vlera fillestare e sasisë që karakterizonte formën ose madhësinë e trupit; K – moduli elastik (at). Reciproku i modulit të elasticitetit quhet koeficienti i elasticitetit. E thënë thjesht, forca elastike është proporcionale në madhësi me madhësinë e deformimit.
Shtrirja gjatësore (e njëanshme) konsiston në faktin se nën veprimin e një force tërheqëse (kompresive), ndodh një rritje (ulje) e gjatësisë së trupit. Kushti për ndalimin e këtij lloj deformimi është përmbushja e barazisë:
ku F është forca e jashtme e aplikuar në trup, F upr është forca elastike e trupit. Masa e deformimit në procesin në shqyrtim është zgjatimi relativ (ngjeshja).
Pastaj moduli i forcës elastike mund të përkufizohet si:
ku E është moduli i Young, i cili në rastin në shqyrtim është i barabartë me modulin e elasticitetit (E=K) dhe karakterizon vetitë elastike të trupit; l – gjatësia fillestare e trupit; – ndryshimi i gjatësisë nën ngarkesë F=F_upr. Në 
- zona e prerjes tërthore të kampionit.
Shprehja (4) quhet ligji i Hukut.
Në rastin më të thjeshtë, marrim parasysh forcën elastike që ndodh kur një susta shtrihet (ngjeshet). Atëherë ligji i Hukut shkruhet si:
ku F x është moduli i projeksionit të forcës elastike; k është koeficienti i ngurtësisë së sustës, x është zgjatja e sustës.
Prerja është një deformim në të cilin të gjitha shtresat e një trupi që janë paralele me një rrafsh të caktuar zhvendosen në raport me njëra-tjetrën. Gjatë prerjes, vëllimi i trupit që është deformuar nuk ndryshon. Segmenti me të cilin një plan zhvendoset në raport me një tjetër quhet zhvendosje absolute (Fig. 1 segment AA’). Nëse këndi i prerjes () është i vogël, atëherë 
. Ky kënd? (prerje relative) karakterizojnë deformimin relativ. Në këtë rast, voltazhi është i barabartë me:
ku G është moduli i prerjes.
Njësia bazë e matjes për forcat elastike (si çdo forcë tjetër) në sistemin SI është: =H
Në GHS: =din
Shembull
Ushtrimi. Sa është puna e forcës elastike gjatë deformimit të sustës, ngurtësia e së cilës është e barabartë me k? Nëse zgjatimi fillestar i sustës ishte x 1, zgjatimi i mëpasshëm ishte x 2.
Zgjidhje. Në përputhje me ligjin e Hooke, ne gjejmë modulin e forcës elastike si:
Në këtë rast, forca elastike në deformimin e parë do të jetë e barabartë me:
Në rastin e deformimit të dytë kemi:
Puna (A) e forcave elastike mund të gjendet si:
ku është vlera mesatare e forcës elastike, e barabartë me:
S-moduli i zhvendosjes i barabartë me:
Këndi ndërmjet vektorëve të zhvendosjes dhe vektorit të forcave elastike (këta vektorë janë të drejtuar në drejtime të kundërta). Duke zëvendësuar shprehjet (1.2), (1.3), (1.5) dhe (1.6) në formulën për punën (1.4), marrim:
Përgjigju. 
Shembull
Ushtrimi. Një trup me masë m (i cili mund të konsiderohet një pikë materiale) është i lidhur me një kordon gome.
Ky trup përshkruan një rreth në rrafshin horizontal me frekuencë rrotullimi n. Këndi i devijimit të kordonit nga vertikali është i barabartë me .
Ngurtësia e kordonit është k. Sa është gjatësia e kordonit të pashtrirë (l 0)?
Elasticiteti ndodh në një trup kur ai deformohet. Ai drejtohet kundër forcës që shkakton deformimin e trupit. Forcat elastike veprojnë në të gjitha pjesët e trupit, si dhe në pikën e aplikimit të forcës që shkakton deformim. Nëse një trup shtrihet ose ngjeshet në një drejtim, atëherë forcat elastike drejtohen përgjatë boshtit të ngjeshjes ose tensionit dhe të kundërta me zbatimin e një force të jashtme, si dhe pingul me sipërfaqen e tij.
Formula 1 - Forca elastike.
K - Ngurtësia e trupit. X - Zgjatja e trupit. Të gjithë janë të njohur me forcat elastike. Edhe tani duke lexuar
këtë material
Pra, shkaku i forcës elastike është deformimi. Çfarë është deformimi? Ky është një proces që rezulton në ndryshime në madhësinë, formën ose vëllimin e një trupi si rezultat i aplikimit të forcave të jashtme. Nëse pas përfundimit të veprimit të forcave deformimi ndalet dhe trupi merr përmasat e mëparshme, atëherë një deformim i tillë quhet elastik. Prandaj, nëse dimensionet e mëparshme të trupit nuk rikthehen kur hiqen forcat e jashtme, atëherë një deformim i tillë quhet plastik.
Figura 1 - Forca elastike.
Deformimet klasifikohen edhe sipas metodës së aplikimit të forcës në trup. Forcat mund të bëjnë që trupi të shtrihet ose tkurret. Si dhe përkulja, prerja ose përdredhja e tij.
Për deformime të vogla, forca elastike është proporcionale me zgjatjen e trupit. Gjithashtu, ndryshimi i forcës elastike, në deformime të vogla, është linear. Kjo është një pasojë e drejtpërdrejtë e ligjit të Hooke. Meqenëse gjatë procesit të deformimit një trup mund të zgjasë dhe shkurtohet, koncepti i modulit të Young-it prezantohet. Në thelb, ky është i njëjti ligj i Hooke, vetëm ndryshimi në dimensionet lineare të një trupi merret modul. Kjo do të thotë, moduli i Young nuk tregon se çfarë ndodh me trupin, nëse zgjat apo shkurtohet. Ai tregon vetëm ndryshimin absolut në madhësinë e trupit.
Ne vazhdojmë rishikimin tonë të disa temave nga seksioni "Mekanikë". Takimi ynë i sotëm i kushtohet forcës së elasticitetit.
Është kjo forcë që qëndron në themel të funksionimit të orëve mekanike dhe kabllot e vinçave, amortizuesit e makinave dhe hekurudhave janë të ekspozuara ndaj saj. Ajo testohet nga një top dhe një top tenisi, një raketë dhe pajisje të tjera sportive. Si lind kjo forcë dhe çfarë ligjesh u bindet?
Një meteorit bie në tokë nën ndikimin e gravitetit dhe... ngrin. Pse? A zhduket graviteti? Nr. Fuqia thjesht nuk mund të zhduket. Në momentin e kontaktit me tokën balancohet nga një forcë tjetër e barabartë në madhësi dhe e kundërt në drejtim. Dhe meteori, si trupat e tjerë në sipërfaqen e tokës, mbetet në qetësi.
Kjo forcë balancuese është forca elastike.
Të njëjtat forca elastike shfaqen në trup gjatë të gjitha llojeve të deformimeve:
Forcat që vijnë nga deformimi quhen elastike.
Mekanizmi i shfaqjes së forcave elastike u shpjegua vetëm në shekullin e 20-të, kur u vendos natyra e forcave të ndërveprimit ndërmolekular. Fizikanët i quajtën ata "një gjigant me krahë të shkurtër" Cili është kuptimi i këtij krahasimi mendjemprehtë?
Ekzistojnë forca tërheqëse dhe zmbrapsëse midis molekulave dhe atomeve të një substance. Ky ndërveprim është për shkak të grimcave të vogla të përfshira në përbërjen e tyre që mbartin ngarkesa pozitive dhe negative. Këto forca janë mjaft të forta(prandaj fjala gjigant), por shfaqen vetëm në distanca shumë të shkurtra(me krahë të shkurtër). Në distanca të barabarta me trefishin e diametrit të molekulës, këto grimca tërhiqen, "me gëzim" nxitojnë drejt njëra-tjetrës.
Por, pasi kanë prekur, ata fillojnë të largohen në mënyrë aktive nga njëri-tjetri.
Me deformimin në tërheqje, distanca midis molekulave rritet. Forcat ndërmolekulare priren ta zvogëlojnë atë. Kur kompresohen, molekulat afrohen më shumë, gjë që gjeneron zmbrapsje midis molekulave.
Dhe, meqenëse të gjitha llojet e deformimeve mund të reduktohen në ngjeshje dhe tension, shfaqja e forcave elastike nën çdo deformim mund të shpjegohet me këto konsiderata.
Një bashkatdhetar dhe bashkëkohës studioi forcat e elasticitetit dhe marrëdhëniet e tyre me sasitë e tjera fizike. Ai konsiderohet themeluesi i fizikës eksperimentale.
Shkencëtar vazhdoi eksperimentet e tij për rreth 20 vjet. Ai kreu eksperimente mbi deformimin e burimeve të tensionit, duke varur ngarkesa të ndryshme prej tyre. Ngarkesa e pezulluar bëri që susta të shtrihej derisa forca elastike që u shfaq në të të balanconte peshën e ngarkesës.
Si rezultat i eksperimenteve të shumta, shkencëtari përfundon: një forcë e jashtme e aplikuar shkakton shfaqjen e një force elastike të barabartë në madhësi, duke vepruar në drejtim të kundërt.
Ligji që ai formuloi (ligji i Hukut) tingëllon si ky:
Forca elastike që lind gjatë deformimit të një trupi është drejtpërdrejt proporcionale me madhësinë e deformimit dhe drejtohet në drejtim të kundërt me lëvizjen e grimcave.
Formula për ligjin e Hukut është:
Shenja minus tregon se forca elastike drejtohet në drejtim të kundërt me zhvendosjen e grimcave.
Çdo ligj fizik ka kufijtë e tij të zbatimit. Ligji i vendosur nga Hooke mund të zbatohet vetëm për deformimet elastike, kur, pas heqjes së ngarkesës, forma dhe madhësia e trupit rikthehen plotësisht.
Në trupat plastikë (plastelinë, argjilë e lagësht) një restaurim i tillë nuk ndodh.
Të gjitha trupat e ngurtë kanë elasticitet në një shkallë ose në një tjetër. Goma zë vendin e parë për sa i përket elasticitetit, vendin e dytë -. Edhe materialet shumë elastike mund të shfaqin veti plastike nën ngarkesa të caktuara. Përdoret për prodhimin e telit dhe prerjen e pjesëve të formave komplekse me stampa të veçanta.
Nëse keni një peshore kuzhine manuale (çeliar), atëherë me siguri thotë Kufiri i peshës për të cilat janë projektuar. Le të themi 2 kg. Kur varni një ngarkesë më të rëndë, susta e çelikut e vendosur në to nuk do të rimarrë kurrë formën e saj.
Si çdo forcë, forca e elasticitetit, të aftë për të bërë punë. Dhe shumë e dobishme. Ajo mbron trupin e deformueshëm nga shkatërrimi. Nëse ajo nuk arrin ta përballojë këtë, ndodh shkatërrimi i trupit. Për shembull, një kabllo prishet vinç, një varg në një kitarë, një brez elastik në një llastiqe, një sustë në një peshore. Kjo punë ka gjithmonë një shenjë minus, pasi vetë forca elastike është gjithashtu negative.
Të armatosur me disa informacione rreth forcave elastike dhe deformimeve, ne mund t'u përgjigjemi lehtësisht disa pyetjeve. Për shembull, pse kockat e mëdha të njeriut kanë një strukturë tubulare?
Përkulni një sundimtar prej metali ose druri. Pjesa e saj konvekse do të pësojë deformim në tërheqje, dhe pjesa e saj konkave do të pësojë deformim në shtypje. Pjesa e mesme nuk e përballon ngarkesën. Natyra përfitoi nga kjo rrethanë, duke u siguruar njerëzve dhe kafshëve kocka tubulare. Gjatë lëvizjes, kockat, muskujt dhe tendinat përjetojnë të gjitha llojet e deformimeve. Struktura tubulare e kockave lehtëson ndjeshëm peshën e tyre pa ndikuar aspak në forcën e tyre.
Kërcelli i drithërave kanë të njëjtën strukturë. Shpërthimet e erës i përkulin në tokë dhe forcat elastike i ndihmojnë të drejtohen. Nga rruga, korniza e biçikletës është gjithashtu prej tubash, jo shufra: pesha është shumë më pak dhe metali është i kursyer.
Ligji i vendosur nga Robert Hooke shërbeu si bazë për krijimin e teorisë së elasticitetit. Llogaritjet e kryera duke përdorur formulat e kësaj teorie lejojnë garantojnë qëndrueshmërinë e ndërtesave të larta dhe strukturave të tjera.
Nëse ky mesazh do të ishte i dobishëm për ju, do të isha i lumtur t'ju shihja
Varni sustën (Fig. 1, a) dhe tërhiqeni poshtë. Susta e shtrirë do të veprojë në dorë me njëfarë force (Fig. 1, b). Kjo është forca elastike.
Oriz. 1. Eksperimentoni me susta: a - susta nuk është e shtrirë; b - një pranverë e zgjatur vepron në dorë me një forcë të drejtuar lart
Çfarë e shkakton forcën elastike?Është e lehtë të vërehet se forca elastike vepron në anën e sustës vetëm kur ajo është e shtrirë ose e ngjeshur, domethënë ndryshon forma. Një ndryshim në formën e trupit quhet deformim.
Forca elastike lind për shkak të deformimit të trupit.
Në një trup të deformuar, distancat midis grimcave ndryshojnë pak: nëse trupi është i shtrirë, atëherë distancat rriten, dhe nëse ai është i ngjeshur, ato zvogëlohen. Si rezultat i bashkëveprimit të grimcave, lind forca elastike. Ai drejtohet gjithmonë në atë mënyrë që të zvogëlojë deformimin e trupit.
A vihet re gjithmonë deformimi i trupit? Deformimi i pranverës vërehet lehtë. A është e mundur, për shembull, që një tavolinë të deformohet nën një libër të shtrirë mbi të? Duket se duhet: përndryshe, nga ana e tavolinës nuk do të lindte një forcë që e pengon librin të bjerë nëpër tavolinë. Por deformimi i tavolinës nuk është i dukshëm për syrin. Megjithatë, kjo nuk do të thotë se nuk ekziston!
Le të vendosim dy pasqyra në tavolinë dhe të drejtojmë një rreze të ngushtë drite në njërën prej tyre në mënyrë që pas reflektimit nga dy pasqyrat të shfaqet një pikë e vogël drite në mur (Fig. 2). Nëse prekni njërën nga pasqyrat me dorën tuaj, lepurushi në mur do të lëvizë, sepse pozicioni i tij është shumë i ndjeshëm ndaj pozicionit të pasqyrave - kjo është "zjarri" i përvojës.
Tani le të vendosim një libër në mes të tabelës. Do të shohim që lepurushi në mur u zhvendos menjëherë. Kjo do të thotë që tavolina në fakt u përkul pak nën librin e shtrirë mbi të.
Oriz. 2. Ky eksperiment dëshmon se tavolina përkulet pak nën librin e shtrirë mbi të. Për shkak të këtij deformimi, lind forca elastike që mbështet librin.
Në këtë shembull ne shohim se si, me ndihmën e një eksperimenti të organizuar me mjeshtëri, e padukshmja mund të bëhet e dukshme.
Pra, me deformime të padukshme të trupave të ngurtë, mund të shfaqen forca të mëdha elastike: falë veprimit të këtyre forcave, ne nuk biem në dysheme, mbështetësit mbajnë urat dhe urat mbështesin kamionët e rëndë dhe autobusët që ecin mbi to. Por deformimi i dyshemesë apo mbështetësve të urës është i padukshëm për syrin!
Cili prej trupave përreth jush ndikohet nga forcat elastike? Nga cilat organe aplikohen? A është i dukshëm për syrin deformimi i këtyre trupave?
Pse nuk bie një mollë e shtrirë në pëllëmbën tuaj? Forca e gravitetit vepron mbi mollën jo vetëm kur bie, por edhe kur shtrihet në pëllëmbën e dorës.
Pse atëherë molla e shtrirë në pëllëmbë nuk bie? Sepse tani ndikohet jo vetëm nga forca e gravitetit Ft, por edhe nga forca elastike nga pëllëmba (Fig. 3).
Oriz. 3. Një mollë e shtrirë në pëllëmbën e dorës suaj i nënshtrohet dy forcave: gravitetit dhe forcës normale të reagimit. Këto forca balancojnë njëra-tjetrën
Kjo forcë quhet forca normale e reagimit dhe emërtohet N. Ky emër për forcën shpjegohet me faktin se ajo është e drejtuar pingul me sipërfaqen në të cilën ndodhet trupi (në këtë rast, sipërfaqja e pëllëmbës), dhe pingulja nganjëherë quhet normale.
Forca e gravitetit dhe forca e reaksionit normal që vepron në mollë balancojnë njëra-tjetrën: ato janë të barabarta në madhësi dhe të drejtuara në të kundërt.
Në Fig. 3 ne përshkruajmë këto forca të aplikuara në një pikë - kjo bëhet nëse dimensionet e trupit mund të neglizhohen, domethënë trupi mund të zëvendësohet nga një pikë materiale.
Kur molla shtrihet në pëllëmbën tuaj, ju ndjeni se ajo po shtyp në pëllëmbën tuaj, domethënë, ajo vepron në pëllëmbën tuaj me një forcë të drejtuar poshtë (Fig. 4, a). Kjo forcë është pesha e mollës.
Pesha e një molle mund të ndihet edhe duke e varur mollën në një fije (Fig. 4, b).
Oriz. 4. Pesha e mollës P aplikohet në pëllëmbën (a) ose fillin mbi të cilin është varur molla (b)
Pesha e një trupi është forca me të cilën trupi shtyp një mbështetës ose shtrin pezullimin për shkak të tërheqjes së trupit nga Toka.
Pesha zakonisht shënohet me P. Llogaritjet dhe përvoja tregojnë se pesha e një trupi në qetësi është e barabartë me forcën e gravitetit që vepron mbi këtë trup: P = Ft = gm.
Sa është pesha e një kilogrami në pushim?
Pra, vlera numerike e peshës së një trupi, e shprehur në njuton, është afërsisht 10 herë më e madhe se vlera numerike e masës së të njëjtit trup, e shprehur në kilogramë.
Sa është pesha e një personi 60 kg? Sa është pesha juaj?
Si lidhen pesha dhe forca normale e reagimit? Në Fig. Figura 5 tregon forcat me të cilat pëllëmba dhe molla e shtrirë mbi të veprojnë mbi njëra-tjetrën: pesha e mollës P dhe forca normale e reagimit N.
Oriz. 5. Forcat me të cilat molla dhe palma veprojnë mbi njëra-tjetrën
Në lëndën e fizikës së klasës së 9-të do të tregohet se forcat me të cilat trupat veprojnë mbi njëri-tjetrin janë gjithmonë të barabarta në madhësi dhe të kundërta në drejtim.
Jepni një shembull të forcave që tashmë i njihni që balancojnë njëra-tjetrën.
Një libër me peshë 1 kg shtrihet në tryezë. Cila është forca normale e reagimit që vepron në libër? Nga cili organ aplikohet dhe si drejtohet?
Cila është forca normale e reagimit që vepron mbi ju tani?
