Проявление сил упругости и их природа

Как вы уже знаете из курса физики основной школы, силы упругости связаны с деформацией тел, то есть изменением их формы и (или) размеров.

Связанная с силами упругости деформация тел не всегда заметна (подробнее мы остановимся на этом ниже). По этой причине свойства сил упругости изучают обычно, используя для наглядности пружины: их деформация хорошо видна на глаз.

Подвесим к пружине¹ груз (рис. 15.1, а). Пружина растянется, то есть деформируется.

¹ Будем считать, что массой пружины можно пренебречь.

На подвешенный груз действуют сила тяжести _T и приложенная со стороны растянутой пружины сила упругости _ynp (рис. 15.1, б). Она вызвана деформацией пружины.

Согласно третьему закону Ньютона на пружину со стороны груза действует такая же по модулю, но противоположно направленная сила (рис. 15.1, в). Эта сила — вес груза: ведь это сила, с которой тело растягивает вертикальный подвес (пружину).

Силы _ynp и , с которыми груз и пружина взаимодействуют друг с другом, связаны третьим законом Ньютона и поэтому имеют одинаковую физическую природу. Следовательно, вес — это тоже сила упругости². Действуя на пружину, вес груза растягивает её, то есть является причиной её деформации³.

² Действующая на пружину со стороны груза сила упругости (вес груза) обусловлена деформацией груза. Эта деформация незаметна, если грузом является гиря или брусок. Чтобы деформация груза стала тоже заметной, можно в качестве груза взять массивную пружину: мы увидим, что она растянется.

³ Во избежание недоразумений подчеркнём ещё раз, что пружину, к которой подвешен груз, растягивает не приложенная к грузу сила тяжести груза, а приложенная к пружине со стороны груза сила упругости (вес груза).

На этом примере мы видим, что силы упругости являются и следствием, и причиной упругой деформации тел:

— если тело деформировано, то со стороны этого тела действуют силы упругости (например, сила _ynp на рисунке 15.1, б);

— если к телу приложены силы упругости (например, сила на рисунке 15.1, в), то это тело деформируется.

1. Какие из изображённых на рисунке 15.1 сил

а) уравновешивают друг друга, если груз покоится?

б) имеют одинаковую физическую природу?

в) связаны третьим законом Ньютона?

г) перестанут быть равными по модулю, если груз будет двигаться с ускорением, направленным вверх или вниз?

Окончание >>>