Упругая сила. Ззакон Гука

Силы в природе. Силы сухого и вязкого трения.

Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела.

Mdt=dL

Это выражение носит название основного уравнения динамики вращательного движения формулируется следующим образом: изменение момента количества движения твердого тела dL, равно импульсу момента Mdt всех внешних сил, действующих на это тело.

1.Сила всемирного тяготения(сила тяжести).

G=6.67*10¯¹¹

Закон справедлив для материальных точек.

Если размер тел мал по сравнению с расстоянием между ними, то можно применять закон всемирного тяготения.

2.Силы природы – электромагнитные(сила трения, упругости)

Сила упругости — сила, возникающая при деформации тела и противодействующая этой деформации.

F=-k∆xₒ

Сила трения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

F =kN

3. Сильная сила(ядерные силы)

Ядерные силы — силы, удерживающие протоны и нейтроны в ядре. Они действуют только на расстояниях не более 10 -13 см и достигают величины, в 100-1000 раз превышающей силу взаимодействия электрических зарядов. Ядерные силы не зависят от заряда нуклонов. Они обусловлены сильным взаимодействием.

4.Слабые силы(элементарные частицы)

Упругими называются силы, возникающие при упругих деформациях тел. Электромагнитные силы в механике проявляют себя как упругие силы и силы трения. Под действием внешних сил возникают деформации (т.е. изменение размеров и формы) тел. Если после прекращения действия внешних сил восстанавливаются прежние форма и размеры тела, то деформация называется упругой. Деформация имеет упругий характер в случае, если внешняя сила не превосходит определенного значения, называемого пределом упругости.

При превышении этого предела деформация становится пластичной, или неупругой, т.е. первоначальные размеры и форма тела полностью не восстанавливаются. Рассмотрим упругие деформации. В деформированном теле (рис. 4.2) возникают упругие силы, уравновешивающие внешние силы. Под действием внешней силы – F _вн пружина получает удлинение x, в результате в ней возникает упругая сила – F _упр, уравновешивающая F _вн.

Рис. 4.2

Упругие силы возникают во всей деформированной пружине. Любая часть пружины действует на другую часть с силой упругости F _упр. Удлинение пружины пропорционально внешней силе и определяется законом Гука:

k – жесткость пружины. Видно, что чем больше k, тем меньшее удлинение получит пружина под действием данной силы. Так как упругая сила отличается от внешней только знаком, т.е. F _упр = – F _вн, закон Гука можно записать в виде F _упр = – kx.

Потенциальная энергия упругой пружины равна работе, совершенной над пружиной. Так как сила непостоянна, элементарная работа d A = F d x, или d A = – kx d x. Тогда полная работа, которая совершена пружиной, равна:

Дата добавления: 2015-04-24