ความแข็งแกร่งความยืดหยุ่น- นี่คือพลังซึ่งเกิดขึ้นเมื่อร่างกายผิดรูปและพยายามทำให้รูปร่างและขนาดของร่างกายกลับคืนมา
แรงยืดหยุ่นเกิดขึ้นจากอันตรกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างโมเลกุลและอะตอมของสาร
การเสียรูปเวอร์ชันที่ง่ายที่สุดสามารถพิจารณาได้โดยใช้ตัวอย่างการบีบอัดและการยืดสปริง
ในภาพนี้ (x>0) — การเสียรูปแรงดึง; (x< 0) — ความผิดปกติของการบีบอัด (ฟเอ็กซ์) — แรงภายนอก.
ในกรณีที่การเสียรูปไม่มีนัยสำคัญที่สุด เช่น เล็กน้อย แรงยืดหยุ่นจะมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของอนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่ของร่างกายและเป็นสัดส่วนกับการเสียรูปของร่างกาย:
Fx = Fควบคุม = - kx
การใช้ความสัมพันธ์นี้จะแสดงกฎของฮุคซึ่งสร้างขึ้นจากการทดลอง ค่าสัมประสิทธิ์ เค โดยทั่วไปเรียกว่าความแข็งแกร่งของร่างกาย ความแข็งของวัตถุมีหน่วยวัดเป็นนิวตันต่อเมตร (N/m) และขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของตัวถัง รวมถึงวัสดุที่ใช้ประกอบตัวถังด้วย
ในวิชาฟิสิกส์ กฎของฮุคในการพิจารณาการบีบอัดหรือการเปลี่ยนรูปของแรงตึงของร่างกายนั้นเขียนในรูปแบบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ในกรณีนี้จะเรียกว่าการเสียรูปแบบสัมพัทธ์
โรเบิร์ต ฮุค
(18.07.1635 - 03.03.1703)
นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษ นักสารานุกรม
ทัศนคติ ε = x/ลิตร - ในขณะเดียวกัน ความเครียดเรียกว่าพื้นที่ ภาพตัดขวางร่างกายหลังจากการเสียรูปสัมพัทธ์:
σ = F / S = -Fควบคุม / S
ในกรณีนี้ กฎของฮุคมีการกำหนดไว้ดังนี้ ความเค้น σ เป็นสัดส่วนกับการเสียรูปสัมพัทธ์ ε - ในสูตรนี้ค่าสัมประสิทธิ์ อี เรียกว่าโมดูลัสยัง โมดูลนี้ไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของร่างกายและขนาดของมัน แต่ในขณะเดียวกันก็ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุที่ร่างกายประกอบโดยตรง สำหรับ วัสดุต่างๆโมดูลัสของยังผันผวนในช่วงที่ค่อนข้างกว้าง ตัวอย่างเช่น สำหรับยาง E data 2·106 N/m2 และสำหรับเหล็ก E data 2·1011 N/m2 (นั่นคือ มากกว่าห้าอันดับของขนาด)
ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะสรุปกฎของฮุคในกรณีที่เกิดความผิดปกติที่ซับซ้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น พิจารณาการดัดงอผิดรูป ลองพิจารณาคันเบ็ดที่วางอยู่บนที่รองรับสองตัวและมีการโก่งตัวอย่างมาก
จากด้านข้างของส่วนรองรับ (หรือระบบกันสะเทือน) แรงยืดหยุ่นจะกระทำต่อร่างกายนี้ นี่คือแรงปฏิกิริยารองรับ แรงปฏิกิริยาของส่วนรองรับเมื่อวัตถุสัมผัสกันจะถูกตั้งฉากกับพื้นผิวสัมผัสอย่างเคร่งครัด แรงนี้มักเรียกว่าแรงกดปกติ
ลองพิจารณาตัวเลือกที่สอง ลำตัววางอยู่บนโต๊ะแนวนอนที่อยู่กับที่ จากนั้นปฏิกิริยาของส่วนรองรับจะปรับสมดุลของแรงโน้มถ่วงและพุ่งขึ้นในแนวตั้ง นอกจากนี้น้ำหนักตัวยังถือเป็นแรงที่ร่างกายกระทำบนโต๊ะ
เมื่อแรงภายนอกกระทำต่อร่างกาย มันจะเปลี่ยนรูป (การเปลี่ยนแปลงขนาด ปริมาตร และรูปร่างของร่างกายมักเกิดขึ้น) ในระหว่างการเปลี่ยนรูปของวัตถุที่เป็นของแข็ง การกระจัดของอนุภาคซึ่งอยู่ที่โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลจากตำแหน่งสมดุลเริ่มต้นไปยังตำแหน่งใหม่จะเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้ถูกป้องกันโดยแรงที่อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กัน เป็นผลให้แรงยืดหยุ่นภายในปรากฏว่าสมดุลแรงภายนอก แรงเหล่านี้ถูกนำไปใช้กับร่างกายที่มีรูปร่างผิดปกติ ขนาดของแรงยืดหยุ่นนั้นแปรผันตามการเสียรูปของร่างกาย
คำนิยาม
แรงยืดหยุ่นเป็นพลังแห่งธรรมชาติทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการเสียรูปของร่างกายอันเป็นผลมาจากการตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอก
ความยืดหยุ่นคือการเสียรูปซึ่งหลังจากที่แรงภายนอกหยุดลง ร่างกายจะคืนรูปร่างและขนาดเดิมอีกครั้ง และการเสียรูปจะหายไป การเสียรูปจะยืดหยุ่นในธรรมชาติก็ต่อเมื่อแรงภายนอกไม่เกินค่าที่แน่นอนที่เรียกว่าขีดจำกัดความยืดหยุ่น แรงยืดหยุ่นในระหว่างการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นนั้นมีศักยภาพ ทิศทางของเวกเตอร์แรงยืดหยุ่นอยู่ตรงข้ามกับทิศทางของเวกเตอร์การกระจัดระหว่างการเปลี่ยนรูป หรืออีกนัยหนึ่ง เราสามารถพูดได้ว่าแรงยืดหยุ่นนั้นพุ่งตรงต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคในระหว่างการเปลี่ยนรูป
คุณสมบัติยืดหยุ่น ของแข็งโดดเด่นด้วยแรงดันไฟฟ้าซึ่งมักเขียนแทนด้วยตัวอักษร ความเครียดคือปริมาณทางกายภาพเท่ากับแรงยืดหยุ่นที่ตกบนหน่วยส่วนของร่างกาย:
โดยที่ dF upr เป็นองค์ประกอบของแรงยืดหยุ่นของร่างกาย dS – องค์ประกอบของพื้นที่หน้าตัดของร่างกาย แรงดันไฟฟ้าจะเรียกว่าปกติหากเวกเตอร์ตั้งฉากกับ dS
สูตรคำนวณแรงยืดหยุ่นคือนิพจน์:
โดยที่การเสียรูปสัมพัทธ์คือการเสียรูปสัมบูรณ์ x คือค่าเริ่มต้นของปริมาณที่มีลักษณะรูปร่างหรือขนาดของร่างกาย K – โมดูลัสยืดหยุ่น (at) ส่วนกลับของโมดูลัสยืดหยุ่นเรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น พูดง่ายๆ ก็คือ แรงยืดหยุ่นนั้นเป็นสัดส่วนกับขนาดของการเสียรูป
การยืดตามยาว (ด้านเดียว) ประกอบด้วยความจริงที่ว่าภายใต้การกระทำของแรงดึง (แรงอัด) ความยาวของลำตัวจะเพิ่มขึ้น (ลดลง) เงื่อนไขในการหยุดความผิดปกติประเภทนี้คือการปฏิบัติตามความเท่าเทียมกัน:
โดยที่ F คือแรงภายนอกที่กระทำต่อร่างกาย F upr คือแรงยืดหยุ่นของร่างกาย การวัดความผิดปกติในกระบวนการที่พิจารณาคือการยืดตัวแบบสัมพัทธ์ (การบีบอัด)
จากนั้นสามารถกำหนดโมดูลัสของแรงยืดหยุ่นได้ดังนี้:
โดยที่ E คือโมดูลัสของ Young ซึ่งในกรณีที่อยู่ระหว่างการพิจารณาจะเท่ากับโมดูลัสยืดหยุ่น (E=K) และแสดงลักษณะคุณสมบัติยืดหยุ่นของร่างกาย ล. – ความยาวลำตัวเริ่มต้น – การเปลี่ยนแปลงความยาวภายใต้ภาระ F=F_upr ที่ 
– พื้นที่หน้าตัดของตัวอย่าง
นิพจน์ (4) เรียกว่ากฎของฮุค
ในกรณีที่ง่ายที่สุด เราจะพิจารณาแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นเมื่อสปริงถูกยืดออก (บีบอัด) กฎของฮุคเขียนไว้ว่า:
โดยที่ F x คือโมดูลัสฉายแรงยืดหยุ่น k คือค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของสปริง x คือความยืดตัวของสปริง
แรงเฉือนคือการเสียรูปโดยที่ชั้นทั้งหมดของร่างกายที่ขนานกับระนาบหนึ่งจะถูกแทนที่ด้วยการแทนที่โดยสัมพันธ์กัน ในระหว่างการตัดเฉือน ปริมาตรของร่างกายที่เสียรูปจะไม่เปลี่ยนแปลง ส่วนที่เครื่องบินลำหนึ่งเลื่อนสัมพันธ์กับอีกลำหนึ่งเรียกว่าการเลื่อนแบบสัมบูรณ์ (รูปที่ 1 ส่วน AA’) หากมุมเฉือน () น้อยแสดงว่า 
- มุมนี้? (relative shear) แสดงถึงลักษณะการเสียรูปสัมพัทธ์ ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าจะเท่ากับ:
โดยที่ G คือโมดูลัสแรงเฉือน
หน่วยพื้นฐานของการวัดแรงยืดหยุ่น (เช่นเดียวกับแรงอื่นๆ) ในระบบ SI คือ: =H
ใน GHS: =din
ตัวอย่าง
ออกกำลังกาย.งานที่ทำโดยแรงยืดหยุ่นในระหว่างการเปลี่ยนรูปของสปริงซึ่งมีความแข็งเท่ากับ k คืออะไร? ถ้าความยืดเริ่มต้นของสปริงคือ x 1 ความยืดครั้งต่อไปจะเป็น x 2
สารละลาย.ตามกฎของฮุค เราจะพบโมดูลัสแรงยืดหยุ่นได้ดังนี้:
ในกรณีนี้แรงยืดหยุ่นในการเสียรูปครั้งแรกจะเท่ากับ:
ในกรณีที่มีการเสียรูปครั้งที่สอง เรามี:
งาน (A) ของแรงยืดหยุ่นสามารถพบได้ดังนี้:
โดยที่ค่าเฉลี่ยของแรงยืดหยุ่นเท่ากับ:
S- โมดูลการกระจัดเท่ากับ:
มุมระหว่างเวกเตอร์การกระจัดและเวกเตอร์ของแรงยืดหยุ่น (เวกเตอร์เหล่านี้มีทิศทางตรงกันข้าม) การแทนที่นิพจน์ (1.2), (1.3), (1.5) และ (1.6) ลงในสูตรสำหรับงาน (1.4) เราได้รับ:
คำตอบ. 
ตัวอย่าง
ออกกำลังกาย.วัตถุที่มีมวล m (ซึ่งถือได้ว่าเป็นจุดวัสดุ) ผูกไว้กับสายยาง
เนื้อหานี้อธิบายวงกลมในระนาบแนวนอนที่มีความถี่การหมุน n มุมเบี่ยงเบนของสายไฟจากแนวตั้งเท่ากับ
ความแข็งของสายคือ k สายไฟที่ยังไม่ยืดยาวเท่าไร (l 0)
ความยืดหยุ่นเกิดขึ้นในร่างกายเมื่อมันเปลี่ยนรูป มุ่งตรงต่อแรงที่ทำให้เกิดการเสียรูปของร่างกาย แรงยืดหยุ่นออกฤทธิ์ในทุกส่วนของร่างกายตลอดจนจุดที่ใช้แรงทำให้เกิดการเสียรูป ถ้าวัตถุถูกยืดหรือบีบอัดไปในทิศทางเดียว แรงยืดหยุ่นจะพุ่งไปตามแกนของแรงอัดหรือแรงตึงและตรงข้ามกับแรงภายนอกที่ใช้ รวมทั้งตั้งฉากกับพื้นผิวด้วย
สูตร 1 - แรงยืดหยุ่น
K - ความฝืดของร่างกาย X - การยืดตัวของร่างกายทุกคนคุ้นเคยกับแรงยืดหยุ่น ตอนนี้ยังอ่านอยู่เลย
วัสดุนี้
ดังนั้นสาเหตุของแรงยืดหยุ่นคือการเสียรูป ความผิดปกติคืออะไร? นี่เป็นกระบวนการที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาด รูปร่าง หรือปริมาตรของร่างกายอันเป็นผลมาจากการใช้แรงภายนอก หากหลังจากสิ้นสุดการกระทำของแรง การเสียรูปจะหยุดลงและร่างกายได้รับมิติก่อนหน้า การเสียรูปดังกล่าวจะเรียกว่ายืดหยุ่น ดังนั้นหากขนาดของร่างกายก่อนหน้านี้ไม่ได้รับการฟื้นฟูเมื่อแรงภายนอกถูกลบออก การเสียรูปดังกล่าวจะเรียกว่าพลาสติก
รูปที่ 1 - แรงยืดหยุ่น
การเสียรูปยังจำแนกตามวิธีการออกแรงกับร่างกาย แรงอาจทำให้ร่างกายยืดหรือหดตัวได้ เช่นเดียวกับการดัด เฉือน หรือบิด
สำหรับการเสียรูปเล็กน้อย แรงยืดหยุ่นจะเป็นสัดส่วนกับการยืดตัวของร่างกาย นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงของแรงยืดหยุ่นเมื่อมีการเปลี่ยนรูปเล็กน้อยจะเป็นแบบเส้นตรง นี่เป็นผลโดยตรงจากกฎของฮุค เนื่องจากในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปร่างกายสามารถทั้งยาวและสั้นลงได้ แนวคิดเรื่องโมดูลัสของยังจึงถูกนำมาใช้ โดยพื้นฐานแล้วนี่เป็นกฎของฮุคเดียวกันเฉพาะการเปลี่ยนแปลงขนาดเชิงเส้นของร่างกายเท่านั้นที่ถือเป็นโมดูโล นั่นคือโมดูลัสของยังไม่ได้แสดงให้เห็นว่าเกิดอะไรขึ้นกับร่างกาย ไม่ว่าจะยาวขึ้นหรือสั้นลงก็ตาม มันแสดงให้เห็นเพียงการเปลี่ยนแปลงขนาดร่างกายโดยสิ้นเชิง
เราจะตรวจสอบบางหัวข้อต่อไปจากส่วน "กลไก" การประชุมของเราในวันนี้มุ่งเน้นไปที่พลังแห่งความยืดหยุ่น
แรงนี้เองที่รองรับการทำงานของนาฬิกาจักรกล เช่น เชือกลากจูงและสายเคเบิลของเครน โช้คอัพของรถยนต์ และรถไฟ เธอได้รับการทดสอบโดยใช้ลูกบอลและลูกเทนนิส ไม้เทนนิส และอุปกรณ์กีฬาอื่นๆ พลังนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร และมันปฏิบัติตามกฎหมายอะไร?
อุกกาบาตตกลงสู่พื้นด้วยแรงโน้มถ่วงและ... กลายเป็นน้ำแข็ง ทำไม แรงโน้มถ่วงหายไปหรือไม่? เลขที่ พลังไม่อาจหายไปเพียงลำพัง ในขณะที่สัมผัสกับพื้นดิน ถูกทำให้สมดุลด้วยแรงอีกแรงหนึ่งซึ่งมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามและอุกกาบาตก็เหมือนกับวัตถุอื่น ๆ บนพื้นผิวโลกที่ยังคงอยู่นิ่ง ๆ
แรงสมดุลนี้คือแรงยืดหยุ่น
แรงยืดหยุ่นเดียวกันนี้จะปรากฏในร่างกายในระหว่างการเปลี่ยนรูปทุกประเภท:
แรงที่เกิดจากการเสียรูปเรียกว่ายืดหยุ่น
กลไกของการเกิดขึ้นของแรงยืดหยุ่นได้รับการอธิบายเฉพาะในศตวรรษที่ 20 เท่านั้นเมื่อมีการสร้างธรรมชาติของแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลขึ้น นักฟิสิกส์เรียกพวกมันว่า "ยักษ์ที่มี แขนสั้น- การเปรียบเทียบอันมีไหวพริบนี้หมายถึงอะไร?
มีแรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างโมเลกุลและอะตอมของสาร ปฏิกิริยานี้เกิดจากอนุภาคเล็กๆ ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบซึ่งมีประจุบวกและลบ กองกำลังเหล่านี้ค่อนข้างแข็งแกร่ง(จึงเป็นที่มาของคำว่ายักษ์) แต่ ปรากฏเฉพาะในระยะทางที่สั้นมากเท่านั้น(มีแขนสั้น). ที่ระยะห่างเท่ากับสามเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล อนุภาคเหล่านี้จะถูกดึงดูดและพุ่งเข้าหากันอย่าง "สนุกสนาน"
แต่เมื่อสัมผัสกันแล้วพวกเขาก็เริ่มผลักกันออกจากกัน
เมื่อแรงดึงเปลี่ยนรูป ระยะห่างระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น แรงระหว่างโมเลกุลมีแนวโน้มที่จะลดลง เมื่อถูกบีบอัด โมเลกุลจะเข้ามาชิดกันมากขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการผลักกันระหว่างโมเลกุล
และเนื่องจากการเสียรูปทุกประเภทสามารถลดลงได้ถึงแรงอัดและความตึง ดังนั้นการพิจารณาเหล่านี้จึงสามารถอธิบายลักษณะของแรงยืดหยุ่นภายใต้การเสียรูปใดๆ ได้
เพื่อนร่วมชาติและคนร่วมสมัยได้ศึกษาพลังแห่งความยืดหยุ่นและความสัมพันธ์กับปริมาณทางกายภาพอื่นๆ เขาถือเป็นผู้ก่อตั้งฟิสิกส์ทดลอง
นักวิทยาศาสตร์ ทำการทดลองต่อไปอีกประมาณ 20 ปีเขาทำการทดลองเกี่ยวกับการเสียรูปของสปริงแรงดึงโดยแขวนสิ่งของต่างๆ ไว้ ภาระที่แขวนลอยทำให้สปริงยืดออกจนกระทั่งแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นในนั้นทำให้น้ำหนักของโหลดสมดุลกัน
จากการทดลองจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์สรุปว่า: แรงภายนอกที่ใช้ทำให้เกิดแรงยืดหยุ่นที่มีขนาดเท่ากัน โดยทำหน้าที่ในทิศทางตรงกันข้าม
กฎที่เขากำหนดไว้ (กฎของฮุค) มีเสียงดังนี้:
แรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างการเสียรูปของร่างกายจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของการเสียรูปและมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของอนุภาค
สูตรของกฎของฮุคคือ:
เครื่องหมายลบแสดงว่าแรงยืดหยุ่นมีทิศทางตรงกันข้ามกับการกระจัดของอนุภาค
กฎทางกายภาพแต่ละข้อมีข้อจำกัดในการใช้งานของตัวเอง กฎหมายที่กำหนดโดย Hooke สามารถนำไปใช้กับการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นได้เท่านั้น เมื่อหลังจากถอดภาระออกแล้ว รูปร่างและขนาดของร่างกายจะกลับคืนมาอย่างสมบูรณ์
ในตัวพลาสติก (ดินน้ำมัน ดินเหนียวเปียก) การฟื้นฟูดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้น
ของแข็งทั้งหมดมีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่นยางอันดับหนึ่งในด้านความยืดหยุ่นอันดับสอง - แม้แต่วัสดุที่ยืดหยุ่นมากก็สามารถแสดงคุณสมบัติของพลาสติกได้ภายใต้การรับน้ำหนักบางอย่าง ใช้ในการทำลวดและตัดส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนโดยใช้ตราประทับพิเศษ
หากคุณมีเครื่องชั่งในครัวแบบแมนนวล (ลานเหล็ก) ก็อาจบอกว่า จำกัดน้ำหนักที่พวกเขาได้รับการออกแบบ สมมุติว่า 2 กก. เมื่อแขวนของที่หนักกว่า สปริงเหล็กที่อยู่ในนั้นจะไม่คืนรูปร่างอีก
เช่นเดียวกับพลังใดๆ พลังแห่งความยืดหยุ่น สามารถทำงานได้และมีประโยชน์มาก เธอ ปกป้องร่างกายที่เสียรูปจากการถูกทำลายหากเธอไม่สามารถรับมือกับสิ่งนี้ได้ ร่างกายก็จะถูกทำลาย เช่น สายขาด เครน, สายบนกีตาร์ , ยางยืดบนหนังสติ๊ก , สปริงบนตาชั่ง งานนี้มีเครื่องหมายลบเสมอ เนื่องจากแรงยืดหยุ่นเองก็เป็นลบเช่นกัน
ด้วยข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับแรงยืดหยุ่นและการเสียรูป เราสามารถตอบคำถามบางข้อได้อย่างง่ายดาย ตัวอย่างเช่น ทำไมกระดูกมนุษย์ขนาดใหญ่จึงมีโครงสร้างเป็นท่อ?
งอไม้บรรทัดโลหะหรือไม้ ส่วนที่นูนจะประสบกับการเปลี่ยนรูปแรงดึง และส่วนที่เว้าจะประสบกับการเปลี่ยนรูปการบีบอัด ส่วนตรงกลางไม่รับน้ำหนัก ธรรมชาติใช้ประโยชน์จากสถานการณ์นี้ โดยทำให้มนุษย์และสัตว์มีกระดูกแบบท่อ ในระหว่างการเคลื่อนไหว กระดูก กล้ามเนื้อ และเส้นเอ็นจะเกิดการเสียรูปทุกรูปแบบ โครงสร้างท่อของกระดูกทำให้น้ำหนักของพวกเขาเบาลงอย่างเห็นได้ชัดโดยไม่กระทบต่อความแข็งแรงเลย
ลำต้นของพืชธัญญาหารมีโครงสร้างเหมือนกัน ลมกระโชกทำให้พวกมันงอกับพื้น และแรงยืดหยุ่นช่วยให้พวกมันยืดตัวได้ อย่างไรก็ตาม เฟรมจักรยานก็ทำจากท่อ ไม่ใช่แฮนด์: น้ำหนักน้อยกว่ามากและประหยัดโลหะ
กฎหมายที่ก่อตั้งโดย Robert Hooke ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างทฤษฎีความยืดหยุ่น การคำนวณดำเนินการโดยใช้สูตรของทฤษฎีนี้อนุญาต มั่นใจในความทนทานของอาคารสูงและโครงสร้างอื่นๆ.
หากข้อความนี้เป็นประโยชน์ต่อคุณ ฉันยินดีที่จะพบคุณ
แขวนสปริง (รูปที่ 1, a) แล้วดึงลง สปริงที่ยืดออกจะออกแรงที่มือ (รูปที่ 1, b) นี่คือแรงยืดหยุ่น
ข้าว. 1. ทดลองกับสปริง: a - สปริงไม่ยืดออก; b - สปริงที่ขยายออกทำหน้าที่ในมือโดยมีแรงพุ่งขึ้นด้านบน
แรงยืดหยุ่นเกิดจากอะไร?สังเกตได้ง่ายว่าแรงยืดหยุ่นกระทำที่ด้านข้างของสปริงเฉพาะเมื่อมีการยืดหรือบีบอัดเท่านั้น กล่าวคือ รูปร่างของมันเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงรูปร่างเรียกว่าการเสียรูป
แรงยืดหยุ่นเกิดขึ้นเนื่องจากการเสียรูปของร่างกาย
ในร่างกายที่มีรูปร่างผิดปกติ ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย: หากร่างกายถูกยืดออก ระยะทางก็จะเพิ่มขึ้น และหากถูกบีบอัด ระยะทางก็จะลดลง อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคทำให้เกิดแรงยืดหยุ่นขึ้น มีแนวทางในการลดการเสียรูปของร่างกายเสมอ
การเสียรูปของร่างกายสามารถสังเกตได้ชัดเจนหรือไม่? การเสียรูปของสปริงนั้นสังเกตได้ง่าย ตัวอย่างเช่นเป็นไปได้หรือไม่ที่โต๊ะจะเสียรูปใต้หนังสือที่วางอยู่? ดูเหมือนว่าควรจะ: มิฉะนั้นจะไม่มีแรงเกิดขึ้นจากด้านข้างของโต๊ะเพื่อป้องกันไม่ให้หนังสือตกโต๊ะ แต่การเสียรูปของโต๊ะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าไม่มีอยู่จริง!
ลองวางกระจกสองบานไว้บนโต๊ะแล้วเล็งลำแสงแคบๆ ไปที่กระจกบานหนึ่ง เพื่อว่าหลังจากการสะท้อนจากกระจกทั้งสองบาน จุดเล็กๆ จะปรากฏบนผนัง (รูปที่ 2) หากคุณสัมผัสกระจกบานใดบานหนึ่งด้วยมือ กระต่ายบนผนังจะเคลื่อนไหว เนื่องจากตำแหน่งของกระจกนั้นไวต่อตำแหน่งของกระจกมาก - นี่คือ "ไฮไลท์" ของประสบการณ์นี้
ตอนนี้ขอวางหนังสือไว้กลางโต๊ะ เราจะเห็นว่ากระต่ายที่อยู่บนผนังเคลื่อนไหวทันที ซึ่งหมายความว่าโต๊ะงอเล็กน้อยใต้หนังสือที่วางอยู่
ข้าว. 2. การทดลองนี้พิสูจน์ว่าโต๊ะงอเล็กน้อยใต้หนังสือที่วางอยู่ เนื่องจากการเสียรูปนี้ แรงยืดหยุ่นที่รองรับหนังสือจึงเกิดขึ้น
ในตัวอย่างนี้ เราจะเห็นว่าด้วยความช่วยเหลือของการทดลองที่จัดฉากอย่างเชี่ยวชาญ จะทำให้มองไม่เห็นสิ่งที่มองไม่เห็นได้อย่างไร
ดังนั้นด้วยการเสียรูปของวัตถุแข็งที่มองไม่เห็น แรงยืดหยุ่นขนาดใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้: ด้วยการกระทำของแรงเหล่านี้ เราไม่ตกบนพื้น ส่วนรองรับยึดสะพาน และสะพานรองรับรถบรรทุกหนักและรถบัสที่เดินอยู่บนนั้น แต่การเสียรูปของพื้นหรือสะพานรองรับนั้นมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า!
ร่างกายใดรอบตัวคุณที่ได้รับผลกระทบจากแรงยืดหยุ่น? นำไปใช้จากหน่วยงานใดบ้าง? การเสียรูปของร่างกายเหล่านี้มองเห็นได้ด้วยตาหรือไม่?
ทำไมแอปเปิ้ลที่วางอยู่บนฝ่ามือของคุณถึงไม่ร่วงหล่น? แรงโน้มถ่วงจะกระทำต่อแอปเปิ้ลไม่เพียงแต่เมื่อมันตกลงมาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมื่อมันวางอยู่บนฝ่ามือของคุณด้วย
ทำไมแอปเปิ้ลที่วางอยู่บนฝ่ามือจึงไม่ตก? เพราะตอนนี้ไม่เพียงได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง Ft เท่านั้น แต่ยังได้รับผลกระทบจากแรงยืดหยุ่นจากฝ่ามือด้วย (รูปที่ 3)
ข้าว. 3. ลูกแอปเปิ้ลที่วางอยู่บนฝ่ามือของคุณอยู่ภายใต้แรงสองแรง: แรงโน้มถ่วงและแรงปฏิกิริยาปกติ กองกำลังเหล่านี้สร้างสมดุลซึ่งกันและกัน
แรงนี้เรียกว่าแรงปฏิกิริยาปกติและถูกกำหนดให้เป็น N ชื่อของแรงนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามันตั้งฉากกับพื้นผิวที่ร่างกายตั้งอยู่ (ในกรณีนี้คือพื้นผิวของฝ่ามือ) และ เส้นตั้งฉากบางครั้งเรียกว่าเส้นปกติ
แรงโน้มถ่วงและแรงปฏิกิริยาปกติที่กระทำต่อแอปเปิลจะสมดุลกัน โดยมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม
ในรูป 3 เราพรรณนาถึงแรงเหล่านี้ที่เกิดขึ้น ณ จุดหนึ่ง - สิ่งนี้จะเกิดขึ้นหากสามารถละเลยขนาดของร่างกายได้นั่นคือสามารถแทนที่ร่างกายด้วยจุดวัสดุได้
เมื่อแอปเปิ้ลวางบนฝ่ามือของคุณ คุณจะรู้สึกว่ามันกดบนฝ่ามือของคุณ นั่นคือมันกระทำบนฝ่ามือของคุณด้วยแรงที่ชี้ลง (รูปที่ 4, ก) แรงนี้คือน้ำหนักของแอปเปิ้ล
คุณสามารถรู้สึกน้ำหนักของแอปเปิ้ลได้ด้วยการแขวนแอปเปิ้ลไว้บนด้าย (รูปที่ 4, b)
ข้าว. 4. ใช้น้ำหนักของแอปเปิ้ล P บนฝ่ามือ (a) หรือด้ายที่ห้อยแอปเปิ้ลไว้ (b)
น้ำหนักของร่างกายคือแรงที่ร่างกายกดบนที่รองรับหรือยืดสิ่งที่แขวนลอยเนื่องจากการดึงดูดของโลก
โดยทั่วไปน้ำหนักจะแสดงด้วย P การคำนวณและประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าน้ำหนักของร่างกายที่อยู่นิ่งเท่ากับแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกายนี้: P = Ft = gm
น้ำหนักที่เหลือหนึ่งกิโลกรัมเป็นเท่าใด?
ดังนั้น ค่าตัวเลขของน้ำหนักของร่างกายซึ่งแสดงเป็นนิวตันจะมากกว่าค่าตัวเลขของมวลของวัตถุเดียวกันโดยประมาณ 10 เท่าโดยแสดงเป็นกิโลกรัม
น้ำหนักของคน 60 กิโลกรัมคือเท่าไร? น้ำหนักของคุณคืออะไร?
น้ำหนักและแรงปฏิกิริยาปกติเกี่ยวข้องกันอย่างไร?ในรูป รูปที่ 5 แสดงแรงที่ฝ่ามือและผลแอปเปิลที่วางอยู่บนนั้นกระทำต่อกัน: น้ำหนักของผลแอปเปิ้ล P และแรงปฏิกิริยาปกติ N
ข้าว. 5. แรงที่แอปเปิ้ลและฝ่ามือกระทำต่อกัน
ในหลักสูตรฟิสิกส์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 จะแสดงให้เห็นว่าแรงที่วัตถุกระทำต่อกันจะมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามเสมอ
ยกตัวอย่างพลังที่คุณรู้อยู่แล้วว่ามีความสมดุลระหว่างกัน
หนังสือน้ำหนัก 1 กิโลกรัมวางอยู่บนโต๊ะ แรงปฏิกิริยาปกติที่กระทำต่อหนังสือเป็นเท่าใด นำไปใช้จากร่างกายใดและควบคุมอย่างไร?
แรงปฏิกิริยาปกติที่กระทำต่อคุณตอนนี้เป็นอย่างไร?
