2. Сила пружності. Вимірювання сил

Знайомство із силами доцільно розпочати із сили пружності, оскільки ця сила найбільш зручна для вимірювання сил. ^ Сила пружності виникає в разі деформації тіла, тобто в про

цесі зміни його форми й розмірів.

Причиною виникнення сил пружності є взаємодія молекул тіла. На малих відстанях молекули відштовхуються, а на вели ких — притягуються. У недеформованому тілі молекули перебу вають саме на такій відстані, на якій сили притягання і відштов хування компенсуються. Коли ми розтягуємо або стискаємо тіло, відстані між молекулами змінюються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування. У результаті й ви никає сила пружності, що завжди спрямована так, щоб зменшити величину деформації тіла.

Зі збільшенням сили, прикладеної до тіла, ступінь його дефор мації також збільшується, тому величина деформації може служи ти мірою сили.

Кількісне співвідношення між силою пружності й подовжен ням пружини вперше було виявлено в результаті досліду англій ським фізиком Робертом Гуком. Позначимо подовження пружини х = І -І де І — довжина розтягнутої пружини, а І₀ — довжина не деформованої пружини. Підвішуючи до пружини різну кількість однакових важків, Гук установив на досліді, що Щ модуль сили пружності і^_96ж прямо пропорційний подовженню

пружини х:

Коефіцієнт пропорційності к називають жорсткістю пружини. Як бачимо з наведеної формули, одиницею жорсткості в СІ є 1 Н/м.

Отже, з величини деформації тіла можна судити про величину сили пружності. Прилад для вимірювання сил називається дина мометром. Для градуювання (нанесення шкали) пружинного дина мометра використовується закон Гука.

За допомогою динамометра можна порівнювати сили за моду лем, а також визначати напрямок дії сили.

3. Додавання сил

Тіло може взаємодіяти не з одним, а з кількома тілами, отже, на нього діють кілька сил. Як показують досліди, у цьому випад ку сили не заважають одна одній: результат дії кожної з них не за лежить від результату дії інших. З цієї причини сили, прикладені до тіла, можна замінити однією силою, яку називають рівнодійною цих сил.

Визначення рівнодійної кількох сил називають додаванням цих сил. Оскільки сили є векторними величинами, їх складають за правилом додавання векторів. Розглянемо спочатку додавання двох сил, що діють уздовж однієї прямої.

Якщо дві сили спрямовані однаково, їх рівнодійна спрямована так само, а модуль рівнодійної дорівнює сумі модулів сил-доданків.

	—	—		—		—	—	—	р	'—	—	—
	—	—	—	—	1		р2		—	—	—	—

Якщо дві не однакові за модулем сили спрямовані протилеж по, їх рівнодійна спрямована як більша з цих сил, а модуль рівно дійної дорівнює різниці модулів сил доданків.

	—	—	1	р1 +	-р	—	—		—	—	І2
	—	—	—	—	—	і	?1	—	—	—

Якщо рівнодійна всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, го­ворять, що ці сили зрівноважують (компенсують) одна одну. Зрів­новажувати одна одну можуть також сили, що діють на тіло, яке рухається. У такому випадку швидкість цього тіла залишається не змінною (за модулем і напрямком).

Якщо сили спрямовані під кутом одна до одної, то їх рівнодійну обчислююють, використовуючи додавання векторів за «правилом паралелограма».

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу

1. Що є мірою взаємодії тіл?

2. Наведіть приклади дії сил у механіці.

3. Коли виникає сила пружності?

4. Які існують види деформації?

5. Чому виникає сила пружності та як вона спрямована? ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ