Урок 15. Сила упругости. Вес тела

1. УРОК 15. Сила упругости. Закон Гука.

2. Деформация – результат действия силы

Чем больше усилие, сжимающее пружину, тем больше
ее деформация

3. Виды деформаций

• Деформацией называют изменение
формы, размеров или объема тела.
• Деформация может быть вызвана
действием на тело приложенных к
нему внешних сил.
• Деформации, полностью исчезающие
после прекращения действия на тело
внешних сил, называют упругими,
• а деформации, сохраняющиеся и
после того, как внешние силы
перестали действовать на тело, пластическими.

4. Виды деформаций

Упругие (исчезают после прекращения действия внешних
сил)
• Пластические (остаются после прекращения действия
внешних сил)

5. Условия возникновения силы упругости

• Деформация – это изменение формы или
размеров тела (или части тела) под
действием внешних сил.
• Деформация вызывает изменение
относительного расположения частиц.

6. Сила упругости. Деформация.

Сила упругости
возникает при деформации тел
Деформация – изменение формы или объема тела
Упругая деформация
Пластическая деформация
(исчезает после удаления нагрузки)
(остается после удаления нагрузки)

7. Типы упругой деформации

• Растяжение (Δx>0)
L
(увеличиваются размеры тела)
-испытывают тросы, канаты,
лески в подъемных устройствах,
стяжки между вагонами
Fупр
Δx
Lo
• Сжатие (Δx<0)
(уменьшаются размеры тела)
-испытывают столбы, колонны,
стены, фундаменты, некоторые
кости скелета и др.
F
F
Fупр
L
Δx
Δx=l-l0
Fупр= F

8. Виды деформаций

Деформации
Деформации
растяжения или
изгиба
сжатия (одностороннего
или всестороннего)
Деформации
кручения
Деформации
сдвига

9.

10.

11. Виды деформаций

Растяжение,
сжатие
Изгиб
Деформации
Сдвиг, срез
Кручение

12. Сила упругости

• При деформации тела
возникает сила, которая
стремится восстановить
прежние размеры и форму
тела.
• Эта сила возникает вследствие
электромагнитного
взаимодействия между
атомами и молекулами
вещества.

13. Электромагнитная природа силы упругости

• При деформациях твердого тела его
частицы (атомы, молекулы, ионы),
находящиеся в узлах кристаллической
решетки, смещаются из своих
положений равновесия.
• Этому смещению противодействуют
силы взаимодействия между частицами
твердого тела, удерживающие эти
частицы на определенном расстоянии друг
от друга.
• Поэтому при любом виде упругой
деформации в теле возникают
внутренние силы, препятствующие его
деформации.

14. Сила упругости равна сумме сил притяжения и отталкивания между молекулами

нет деформации
Fот
F пр
F пр
Fот
F пр = F от
F упр = 0
сжатие
Fот
F пр F пр
Fот
F пр <
F от
F упр
F от
растяжение
Fот
F пр
F пр
Fот
F пр > F от
F упр
Fпр

15. Сила упругости и кое-что о межмолекулярных силах

Силы притяжения возникают благодаря наличию в молекулах
заряженных частиц.
• Тело недеформировано, молекулы находятся в
положениях равновесия (расстояние между
молекулами примерно равно диаметру молекулы),
силы отталкивания равны силам притяжения.
• Тело деформировано, расстояние между
молекулами уменьшилось, силы отталкивания и
притяжения возросли, но силы отталкивания
превосходят силы притяжения, результирующая
сила сонаправлена с силой отталкивания, возникает
сила упругости, которая стремится вернуть
молекулы в прежнее положение.
• Тело деформировано, расстояние между
молекулами увеличилось, силы отталкивания и
притяжения уменьшились, но силы притяжения
превосходят силы отталкивания, результирующая
сила сонаправлена с силой притяжения, возникает
сила упругости, которая стремится вернуть
молекулы в прежнее положение.

16. Силы упругости

Силы,
возникающие в теле при его упругой деформации
и направленные против направления смещения
частиц тела, вызываемого деформацией,
называют силами упругости.

17. Закон Гука

• Связь между силой упругости и
упругой деформацией тела (при
малых деформациях) была
экспериментально установлена
современником Ньютона английским
физиком Гуком:
• При малых деформациях (|x| << l)
сила упругости пропорциональна
деформации тела и направлена в
сторону, противоположную
направлению перемещения частиц
тела при деформации:
• Fупр = – k ∙Δx
Роберт Гук (18 июля 1635,
остров Уайт — 3 марта
1703, Лондон) —
английский
естествоиспытатель,
учёный-энциклопедист.
Гука можно смело назвать
одним из отцов физики, в
особенности
экспериментальной, но и во
многих других науках ему
принадлежат зачастую одни
из первых
основополагающих работ.

18. Закон Гука

Английский ученый Роберт Гук в 1660 году установил закон:
Сила упругости прямо пропорциональна
смещению тела и противоположна ему по знаку
F упр = - kΔx
k – коэффициент жесткости [Н/м]
Δx – смещение (удлинение тела) [м]

19. Закон Гука

Выражает линейную зависимость между напряжениями и малыми деформациями в
упругой среде
При малых деформациях (|x| << l) сила упругости
пропорциональна деформации тела и направлена в
сторону, противоположную направлению перемещения
частиц тела при деформации:
• Fупр = – k ∙Δx
Коэффициент k называется
жесткостью тела.
Коэффициент жесткости зависит
от формы и размеров тела, а также
от материала.

20.

21. Следствия

• Коэффициент жесткости зависит от
длины пружины.
Эта зависимость
обратнопропорциональная: длинную
резинку натянуть легче чем короткую
Коэффициент жесткости зависит от
площади поперечного сечения упругого
стержня.
Эта зависимость
прямопропорциональная: толстую
резинку натянуть труднее чем тонкую

22. Обратите внимание

Закон Гука выполняется
только при малых
деформациях
При больших
деформациях прямая
пропорциональность
нарушается

23.

24. Разновидности сил упругости

Сила натяжения нити
T
Сила реакции опоры
N

25. Разновидности силы упругости

Сила натяжения -это сила
упругости, действующая на тело со
стороны нити или пружины
Направлена вдоль нити
Сила реакции опоры- это сила
упругости, действующая на тело со
стороны опоры. Направлены
перпендикулярно ее поверхности
вверх.
Сила нормального давления это
сила упругости действующая
со стороны тела на опору.
Направлены перпендикулярно
поверхности вниз.

26. Особенности сил упругости

Сила упругости всегда направлена
противоположно
Сила руки вызвала
Сила упругости
той силе, которая вызвала изменение
формы
или
(реакция опоры)
сжатие пружины
размеров тела
Сила упругости
Сила упругости
Сила упругости
(натяжение нити)
(реакция опоры)
(натяжение нити)
Сила упругости
(реакция опоры)
вызвал
Вес Вес
телатела
вызвал
Вес тела вызвал
Вес тела вызвал
деформацию
опоры удлинение пружины
удлинение
пружины
деформацию опоры

27. Итоги

28. Видеофрагмент для желающих

29. Рассмотрим задачи:

30. Решение задачи

1. На сколько удлинится рыболовная леска
жесткостью 500Н/м при поднятии вертикально
вверх рыбы массой 0,2кг?
у
Дано:
k = 500Н/м
m = 0,2кг
g = 10м/с2
∆l - ?
Решение:
Fупр
mg

31. Решение задачи

1. На сколько удлинится рыболовная леска
жесткостью 500Н/м при поднятии вертикально
вверх рыбы массой 0,2кг?
Дано
Решение:
k = 500Н/м
Fтяж = Fупр
m = 0,2кг
Fтяж = mg; Fупр = k ∆l
g = 10м/с2
mg =k ∆l;
∆l-?
∆l =mg/k
∆l =0,2кг·10м/с2:500Н/м=0,004м
Ответ: ∆l = 0,004м

32. Решить задачу №2

Ответ: жесткость
пружины равна k=9,8 Н/м

33. 3. Сила, прямо пропорциональная деформации тела и направленная противоположно смещению частиц при деформации, является силой

...
1. упругости.
2. трения скольжения.
3. трения покоя.
4. равнодействующей.

34. 4. На рисунке представлен график зависимости силы упругости пружины от величины ее деформации. Жесткость этой пружины равна

Fупр, Н
20
10
0
0,05 0,1 0,15 0,2 х, м
1. 0,01 Н/м
2. 10 Н/м
3. 20 Н/м
4. 100 Н/м

35. 5. Для измерения жесткости пружины ученик собрал установку (см. рис.1), и подвесил к пружине груз массой 0,1 кг (см. рис.2).

Какова
жесткость пружины?
1. 40 Н/м
2. 20 Н/м
3. 13 Н/м
4. 0,05 Н/м
Рис.1
Рис. 2

36. Создание синквейна на тему: Деформация, Закон Гука, Сила упругости (дополнительное творческое задание)

37. Что такое синквейн?

Слово «синквейн» происходит от французского
слова «пять» и означает «стихотворение,
состоящее из пяти строк»;
Дидактический синквейн появился в начале
XX века в США;
Синквейн –это не обычное стихотворение,
написанное в соответствии с определёнными
правилами.

38. Что пишется в каждой строке?

1 строка
2 строка
3 строка
1 слово – заголовок. Это существительное или
местоимение. (Кто? Что?)
2 слова Это прилагательные. (Какой? Какая? Какое?
Какие?)
3 слова Это глаголы. (Что делает? Что делают?)
4 строка
4 слова Это фраза, в которой выражается личное
мнение к предмету разговора.
5 строка
1 слово Вывод, итог. Это существительное.
(Кто? Что?)

39.

• Физика.
Теоретическая, экспериментальная.
Изучает, определяет, доказывает.
Наука о природе, законах и явлениях.
Мир.

40.

41.

42. Домашнее задание

§конспект +
Задачи из презентации
Решить задачу:
В какой пружине
больше коэффициент
жесткости?
Чему они равны?