- •Сила упругости. Закон Гука Виды деформаций
- •Силы упругости
- •Закон Гука
- •Диаграмма растяжения
- •Энергия упруго деформированного тела
- •Силы трения. Коэффициент трения Классификация основных видов трения
- •Трение покоя
- •Виды кинематического трения
- •Роль смазки
- •Силы сопротивления движению тел в жидкостях и газах
- •Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения
- •Формула закона всемирного тяготения для материальных точек
- •Гравитационная постоянная
- •Поле тяготения. Работа сил тяготения
- •Сила тяжести. Вес тела. Невесомость Сила тяжести и ускорение свободного падения
- •Вес тела. Невесомость и перегрузки
Диаграмма растяжения
И спользуя формулу (2.13), по экспериментальным значениям относительного удлинения можно вычислить соответствующие им значения нормального напряжения , возникающего в деформированном теле, и построить график зависимости от . Этот график называют диаграммой растяжения. Подобный график для металлического образца изображен на рис. 22. На участке 0-1 график имеет вид прямой, проходящей через начало координат. Это значит, что до определенного значения напряжения деформация является упругой и выполняется закон Гука, т. е. нормальное напряжение пропорционально относительному удлинению. Максимальное значение нормального напряжения п, при котором еще выполняется закон Гука, называют пределом пропорциональности.
При дальнейшем увеличении нагрузки зависимость напряжения от относительного удлинения становится нелинейной (участок 1-2), хотя упругие свойства тела еще сохраняются. Максимальное значение у нормального напряжения, при котором еще не возникает остаточная деформация, называют пределом упругости. (Предел упругости лишь на сотые доли процента превышает предел пропорциональности.) Увеличение нагрузки выше предела упругости (участок 2-3) приводит к тому, что деформация становится остаточной.
Затем образец начинает удлиняться практически при постоянном напряжении (участок 3-4 графика). Это явление называют текучестью материала. Нормальное напряжение т, при котором остаточная деформация достигает заданного значения, называют пределом текучести.
При напряжениях, превышающих предел текучести, упругие свойства тела в известной мере восстанавливаются, и оно вновь начинает сопротивляться деформации (участок 4-5 графика). Максимальное значение нормального напряжения пр, при превышении которого происходит разрыв образца, называют пределом прочности.
Энергия упруго деформированного тела
Подставив в формулу (2.13) значения и из формул (2.11) и (2.12), получим
fуп/S=E|L|/L0.
откуда следует, что сила упругости fуп, возникающая при деформации тела, определяется по формуле
fуп=ES|L|/L0. (2.14)
Определим работу Aдеф, совершаемую при деформации тела, и потенциальную энергию W упруго деформированного тела. Согласно закону сохранения энергии,
W=Aдеф. (2.15)
Как видно из формулы (2.14), модуль силы упругости может изменяться. Он возрастает пропорционально деформации тела. Поэтому для подсчета работы деформации необходимо брать среднее значение силы упругости <fуп>, равное половине от ее максимального значения:
<fуп>= ES|L|/2L0. (2.16)
Тогда определяемая по формуле Aдеф=<fуп>|L| работа деформации
Aдеф= ES|L|2/2L0.
Подставив это выражение в формулу (2.15), найдем значение потенциальной энергии упруго деформированного тела:
W= ES|L|2/2L0. (2.17)
Для упруго деформированной пружины ES/L0=k - жесткость пружины; х - удлинение пружины. Поэтому формула (2.17) может быть записана в виде
W=kx2/2. (2.18)
Формула (2.18) определяет потенциальную энергию упруго деформированной пружины.
Силы трения. Коэффициент трения Классификация основных видов трения
При соприкосновении движущихся (или приходящих в движение) тел с другими телами, а также с частицами вещества окружающей среды возникают силы, препятствующие такому движению. Эти силы называют силами трения. Действие сил трения всегда сопровождается превращением механической энергии во внутреннюю и вызывает нагревание тел и окружающей их среды.
Существует внешнее и внутреннее трение (иначе называемое вязкостью). Внешним называют такой вид трения, при котором в местах соприкосновения твердых тел возникают силы, затрудняющие взаимное перемещение тел и направленные по касательной к их поверхностям.
Внутренним трением (вязкостью) называется вид трения, состоящий в том, что при взаимном перемещении. слоев жидкости или газа между ними возникают касательные силы, препятствующие такому перемещению.
Внешнее трение подразделяют на трение покоя (статическое трение) и кинематическое трение. Трение покоя возникает между неподвижными твердыми телами, когда какое-либо из них пытаются сдвинуть с места. Кинематическое трение существует между взаимно соприкасающимися движущимися твердыми телами. Кинематическое трение, в свою очередь, подразделяется на трение скольжения и трение качения.
В жизни человека силы трения играют важную роль. В одних случаях он их использует, а в других борется с ними. Силы трения имеют электромагнитную природу.