วิธีหาสูตรแรงยืดหยุ่นรู้มวล วิธีหาค่าคงที่สปริง: สูตร, คำจำกัดความ

คำนิยาม

การเสียรูปการเปลี่ยนแปลงรูปร่างขนาดและปริมาตรของร่างกายเรียกว่า การเสียรูปกำหนดผลลัพธ์สุดท้ายของการเคลื่อนไหวของส่วนต่าง ๆ ของร่างกายที่สัมพันธ์กัน

คำนิยาม

การเปลี่ยนรูปยางยืดเรียกว่าการเสียรูปที่หายไปอย่างสมบูรณ์หลังจากการขจัดแรงภายนอก

การเปลี่ยนรูปพลาสติกเรียกว่าการเสียรูปที่ได้รับการเก็บรักษาไว้ทั้งหมดหรือบางส่วนหลังจากการหยุดการกระทำของกองกำลังภายนอก

ความสามารถในการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นและพลาสติกขึ้นอยู่กับลักษณะของสารที่ร่างกายประกอบด้วยสภาพที่มันตั้งอยู่ วิธีการทำ ตัวอย่างเช่น หากคุณใช้เหล็กหรือเหล็กกล้าเกรดต่างๆ กัน คุณจะพบคุณสมบัติความยืดหยุ่นและพลาสติกที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ที่อุณหภูมิห้องปกติ เหล็กเป็นวัสดุที่อ่อนนุ่มและเหนียวมาก ในทางกลับกัน เหล็กชุบแข็งเป็นวัสดุที่แข็งและยืดหยุ่นได้ ความเป็นพลาสติกของวัสดุหลายชนิดเป็นเงื่อนไขสำหรับการประมวลผลสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่จำเป็นจากพวกเขา ดังนั้นจึงถือเป็นหนึ่งในคุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดของของแข็ง

เมื่อวัตถุแข็งมีรูปร่างผิดปกติ อนุภาค (อะตอม โมเลกุล หรือไอออน) จะถูกเปลี่ยนจากตำแหน่งสมดุลเดิมไปยังตำแหน่งใหม่ ในกรณีนี้ แรงโต้ตอบระหว่างอนุภาคแต่ละส่วนของร่างกายจะเปลี่ยนไป เป็นผลให้แรงภายในเกิดขึ้นในร่างกายที่ผิดรูปซึ่งป้องกันการเสียรูปของมัน

มีแรงดึง (แรงอัด) แรงเฉือน แรงดัด และแรงบิด

แรงยืดหยุ่น

คำนิยาม

แรงยืดหยุ่นคือแรงที่เกิดขึ้นในร่างกายระหว่างการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นและมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการกระจัดของอนุภาคในระหว่างการเปลี่ยนรูป

แรงยืดหยุ่นมีลักษณะแม่เหล็กไฟฟ้า พวกมันป้องกันการเสียรูปและตั้งฉากกับพื้นผิวสัมผัสของวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์กัน และหากวัตถุเช่นสปริงและเกลียวโต้ตอบกัน แรงยืดหยุ่นจะพุ่งไปตามแกนของมัน

แรงยืดหยุ่นที่กระทำต่อร่างกายจากด้านข้างของตัวรองรับมักเรียกว่าแรงปฏิกิริยาของตัวรองรับ

คำนิยาม

การเปลี่ยนรูปแรงดึง (การเสียรูปเชิงเส้น)- นี่คือการเสียรูปที่มีการเปลี่ยนแปลงมิติเชิงเส้นของร่างกายเพียงเส้นเดียว ลักษณะเชิงปริมาณของมันคือการยืดตัวแบบสัมบูรณ์และสัมพัทธ์

การยืดตัวแบบสัมบูรณ์:

โดยที่ และ คือความยาวของร่างกายในสภาพผิดรูปและไม่ได้รูปร่างตามลำดับ

นามสกุลสัมพัทธ์:

กฎของฮุค

การเสียรูปขนาดเล็กและระยะสั้นที่มีระดับความแม่นยำเพียงพอถือได้ว่ายืดหยุ่นได้ สำหรับการเสียรูปดังกล่าว กฎของฮุคจะมีผลใช้บังคับ:

โดยที่การฉายภาพของแรงบนแกนคือความแข็งแกร่งของร่างกาย ขึ้นอยู่กับขนาดของร่างกายและวัสดุที่ใช้ทำ หน่วยของความแข็งในระบบ SI N/m

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ตัวอย่าง 2

ไม่ช้าก็เร็วเมื่อเรียนวิชาฟิสิกส์ นักเรียนและนักเรียนต้องเผชิญกับปัญหาเกี่ยวกับแรงยืดหยุ่นและกฎของฮุก ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของสปริงปรากฏขึ้น ปริมาณนี้คืออะไรและเกี่ยวข้องกับการเสียรูปของร่างกายและกฎของฮุคอย่างไร?

ขั้นแรก มากำหนดคำศัพท์พื้นฐานกันที่จะใช้ในบทความนี้ เป็นที่ทราบกันดีว่าถ้าคุณกระทำกับร่างกายจากภายนอก ร่างกายจะได้รับอัตราเร่งหรือทำให้เสียรูป การเสียรูปคือการเปลี่ยนแปลงขนาดหรือรูปร่างของร่างกายภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก หากวัตถุได้รับการฟื้นฟูอย่างสมบูรณ์หลังจากการสิ้นสุดของโหลด การเสียรูปดังกล่าวจะถือว่ายืดหยุ่นได้ หากร่างกายยังคงอยู่ในสภาพที่เปลี่ยนแปลง (เช่น งอ ยืด บีบอัด เป็นต้น) แสดงว่าการเสียรูปนั้นเป็นพลาสติก

ตัวอย่างของการเสียรูปพลาสติกคือ:

• งานหัตถกรรมดินเหนียว
• ช้อนอลูมิเนียมงอ

ในทางกลับกัน การเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นจะได้รับการพิจารณา:

• แถบยางยืด (คุณสามารถยืดได้หลังจากนั้นจะกลับสู่สภาพเดิม);
• สปริง (หลังจากบีบอัดแล้วจะยืดให้ตรงอีกครั้ง)

อันเป็นผลมาจากการเสียรูปยืดหยุ่นของร่างกาย (โดยเฉพาะสปริง) แรงยืดหยุ่นจึงเกิดขึ้นซึ่งเท่ากับค่าสัมบูรณ์ของแรงที่ใช้ แต่มุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม แรงยืดหยุ่นของสปริงจะเป็นสัดส่วนกับการยืดตัวของมัน ในทางคณิตศาสตร์ สามารถเขียนได้ดังนี้

โดยที่ F คือแรงยืดหยุ่น x คือระยะทางที่ความยาวของลำตัวเปลี่ยนไปเนื่องจากการยืดตัว k คือค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งที่เราต้องการ สูตรข้างต้นเป็นกรณีพิเศษของกฎของฮุคสำหรับแท่งรับแรงดึงแบบบาง โดยทั่วไป กฎข้อนี้กำหนดขึ้นดังนี้: "การเสียรูปที่เกิดขึ้นในร่างกายที่ยืดหยุ่นได้จะเป็นสัดส่วนกับแรงที่ใช้กับร่างกายนี้" จะใช้ได้เฉพาะในกรณีเหล่านั้นเมื่อเราพูดถึงการเสียรูปเล็กน้อย (ความตึงหรือการบีบอัดน้อยกว่าความยาวของตัวเครื่องเดิมมาก)

การกำหนดปัจจัยความแข็ง

ปัจจัยความแข็ง(มีชื่อของสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นหรือสัดส่วนด้วย) ส่วนใหญ่มักจะเขียนด้วยตัวอักษร k แต่บางครั้งคุณสามารถเห็นการกำหนด D หรือ c ค่าความฝืดจะเท่ากับขนาดของแรงที่ยืดสปริงต่อความยาวหน่วย (ในกรณีของ SI ให้ 1 เมตร) สูตรการหาค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นได้มาจากกรณีพิเศษของกฎของฮุก:

ยิ่งค่าความแข็งแกร่งมากเท่าไร ความต้านทานของร่างกายต่อการเสียรูปก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ค่าสัมประสิทธิ์ฮุกยังแสดงให้เห็นว่าร่างกายมีความเสถียรต่อการกระทำของโหลดภายนอกอย่างไร พารามิเตอร์นี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิต (เส้นผ่านศูนย์กลางลวด จำนวนรอบ และเส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดจากแกนลวด) และวัสดุที่ใช้ทำ

หน่วยของความฝืดใน SI คือ N/m

การคำนวณความแข็งของระบบ

มีงานที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่ง ต้องคำนวณความแข็งทั้งหมด. ในงานดังกล่าว สปริงเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนานกัน

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของระบบสปริง

เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความแข็งแกร่งโดยรวมของระบบจะลดลง สูตรคำนวณสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นจะเป็นดังนี้:

1/k = 1/k1 + 1/k2 + … + 1/ki,

โดยที่ k คือความฝืดรวมของระบบ k1, k2, …, ki คือความฝืดแต่ละส่วนของแต่ละองค์ประกอบ i คือจำนวนรวมของสปริงทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับระบบ

การเชื่อมต่อแบบขนานของระบบสปริง

เมื่อต่อสปริงแบบขนานค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นทั้งหมดของระบบจะเพิ่มขึ้น สูตรการคำนวณจะมีลักษณะดังนี้:

k = k1 + k2 + … + ki

การวัดความแข็งของสปริงโดยสังเกตจากประสบการณ์ - ในวิดีโอนี้

การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งโดยวิธีการทดลอง

ด้วยการทดลองง่ายๆ คุณสามารถคำนวณได้อย่างอิสระ สัมประสิทธิ์ฮุกจะเป็นอย่างไร. สำหรับการทดลองคุณจะต้อง:

• ไม้บรรทัด;
• ฤดูใบไม้ผลิ;
• สินค้าที่มีมวลรู้จัก

ลำดับของการกระทำสำหรับประสบการณ์มีดังนี้:

1. จำเป็นต้องยึดสปริงในแนวตั้งโดยแขวนไว้จากการรองรับที่สะดวก ขอบด้านล่างจะต้องว่างอยู่เสมอ
2. ใช้ไม้บรรทัดวัดความยาวและเขียนเป็น x1
3. ในตอนท้ายคุณต้องแขวนสิ่งของด้วยมวล m ที่รู้จัก
4. ความยาวของสปริงวัดในสถานะโหลด แสดงโดย x2
5. คำนวณการยืดตัวแบบสัมบูรณ์: x = x2-x1 เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในระบบหน่วยสากล ควรแปลงจากเซนติเมตรหรือมิลลิเมตรเป็นเมตรทันที
6. แรงที่ทำให้เกิดการเสียรูปคือแรงโน้มถ่วงของร่างกาย สูตรคำนวณคือ F = mg โดยที่ m คือมวลของโหลดที่ใช้ในการทดลอง (แปลเป็น kg) และ g คือค่าความเร่งอิสระ ซึ่งมีค่าประมาณ 9.8
7. หลังจากการคำนวณจะยังคงหาค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งเท่านั้นซึ่งเป็นสูตรที่ระบุไว้ข้างต้น: k = F / x

ตัวอย่างงานหาความฝืด

งาน 1

แรง F = 100 N กระทำต่อสปริงที่มีความยาว 10 ซม. ความยาวของสปริงที่ยืดออกคือ 14 ซม. จงหาค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง

1. เราคำนวณความยาวของการยืดตัวสัมบูรณ์: x = 14-10 = 4 ซม. = 0.04 ม.
2. ตามสูตร เราพบค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง: k = F / x = 100 / 0.04 = 2500 N / m

คำตอบ: ความฝืดของสปริงจะอยู่ที่ 2500 N/m.

งาน2

โหลดมวล 10 กก. เมื่อแขวนไว้บนสปริง ยืดออก 4 ซม. คำนวณว่าน้ำหนักอีก 25 กก. จะยืดออกได้นานแค่ไหน

1. มาหาแรงโน้มถ่วงที่ทำให้สปริงเสียรูป: F = mg = 10 9.8 = 98 N
2. ลองหาค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น: k = F/x = 98 / 0.04 = 2450 N/m
3. คำนวณแรงที่โหลดที่สองกระทำ: F = mg = 25 9.8 = 245 N
4. ตามกฎของฮุค เราเขียนสูตรสำหรับการยืดตัวสัมบูรณ์: x = F/k
5. สำหรับกรณีที่ 2 เราคำนวณความยาวยืด: x = 245 / 2450 = 0.1 ม.

คำตอบ: ในกรณีที่สอง สปริงจะยืดออก 10 ซม.

คุณและฉันรู้ว่าถ้าแรงกระทำต่อร่างกาย ร่างกายก็จะเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงนี้ ตัวอย่างเช่น เกล็ดหิมะตกลงมาที่พื้นเพราะโลกดึงมัน และแรงโน้มถ่วงของโลกทำหน้าที่อย่างต่อเนื่อง แต่เกล็ดหิมะเมื่อถึงหลังคาไม่ตกต่อไป แต่หยุดทำให้บ้านของเราแห้ง

จากมุมมองของความสะอาดและความสงบเรียบร้อยในบ้านทุกอย่างถูกต้องและมีเหตุผล แต่จากมุมมองของฟิสิกส์จะต้องมีคำอธิบายสำหรับทุกอย่าง และถ้าเกล็ดหิมะหยุดเคลื่อนที่กะทันหัน แสดงว่าต้องมีแรงที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของมัน แรงนี้กระทำในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงดึงดูดของโลก และมีขนาดเท่ากับแรงดึงดูดของโลก ในวิชาฟิสิกส์ แรงนี้ซึ่งต่อต้านแรงโน้มถ่วงเรียกว่าแรงยืดหยุ่นและได้รับการศึกษาในช่วงชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 มาดูกันว่ามันคืออะไร

แรงยืดหยุ่นคืออะไร?

สำหรับตัวอย่างที่อธิบายว่าแรงยืดหยุ่นคืออะไร ให้จำหรือจินตนาการถึงราวตากผ้าง่ายๆ ที่เราแขวนผ้าเปียก เมื่อเราแขวนของเปียก เชือกที่เคยยืดในแนวนอนจะโค้งงอตามน้ำหนักของผ้าและยืดออกเล็กน้อย สิ่งของของเรา เช่น ผ้าขนหนูเปียก ขั้นแรกให้เคลื่อนลงไปที่พื้นพร้อมกับเชือกแล้วหยุด และมันก็เกิดขึ้นเมื่อเพิ่มเข้าไปในเชือกของสิ่งใหม่แต่ละอย่าง กล่าวคือ เห็นได้ชัดว่าเมื่ออิทธิพลของเชือกเพิ่มขึ้น เชือกจะบิดเบี้ยวจนเมื่อแรงต้านต่อการเสียรูปนี้มีค่าเท่ากับน้ำหนักของทุกสิ่ง แล้วการเคลื่อนไหวลงก็หยุดลง พูดง่ายๆ ก็คือ การทำงานของแรงยืดหยุ่นคือการรักษาความสมบูรณ์ของวัตถุที่เรากระทำโดยวัตถุอื่นๆ และหากพลังแห่งความยืดหยุ่นไม่สามารถรับมือได้ร่างกายก็จะเสียรูปอย่างถาวร เชือกขาด หลังคาพังเพราะหิมะที่มีน้ำหนักมาก เป็นต้น แรงยืดหยุ่นจะเกิดขึ้นเมื่อใดในช่วงเวลาของการเริ่มต้นของผลกระทบต่อร่างกาย เมื่อเราวางสายผ้า และจะหายไปเมื่อเราถอดชุดชั้นในออก นั่นคือเมื่อผลกระทบหยุดลง จุดที่ใช้แรงยืดหยุ่นคือจุดที่เกิดการกระแทก หากเราพยายามหักไม้เท้าที่หัวเข่า จุดที่ใช้แรงยืดหยุ่นจะเป็นจุดที่เรากดไม้เท้าด้วยเข่า สิ่งนี้ค่อนข้างเข้าใจได้

วิธีหาแรงยืดหยุ่น: กฎของฮุค

หากต้องการเรียนรู้วิธีหาแรงยืดหยุ่น เราต้องทำความคุ้นเคยกับกฎของฮุก นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Robert Hooke เป็นคนแรกที่สร้างการพึ่งพาขนาดของแรงยืดหยุ่นต่อการเสียรูปของร่างกาย การพึ่งพาอาศัยกันนี้เป็นสัดส่วนโดยตรง ยิ่งเกิดการเสียรูปมากเท่าใด แรงยืดหยุ่นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นั่นคือ สูตรสำหรับแรงยืดหยุ่นมีดังนี้:

F_control=k*∆l,

โดยที่ ∆l คือปริมาณของการเสียรูป
และ k คือปัจจัยความแข็ง

แน่นอนว่าค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งนั้นแตกต่างกันไปตามวัตถุและสารต่างๆ ในการค้นหามีตารางพิเศษ แรงยืดหยุ่นถูกวัดเป็น N/m(นิวตันต่อเมตร)

พลังแห่งความยืดหยุ่นในธรรมชาติ

พลังแห่งความยืดหยุ่นในธรรมชาติ- นี่คือฝูงนกกระจอกบนกิ่งไม้, ผลเบอร์รี่บนพุ่มไม้หรือหมวกหิมะบนอุ้งเท้าสปรูซ ในเวลาเดียวกันการงอ แต่ไม่ยอมแพ้กิ่งก้านอย่างกล้าหาญและไม่มีค่าใช้จ่ายแสดงให้เห็นถึงความแข็งแกร่งของความยืดหยุ่น

หัวข้อของรหัส USE: แรงในกลศาสตร์, แรงยืดหยุ่น, กฎของฮุก

อย่างที่เราทราบ ทางด้านขวาของกฎข้อที่สองของนิวตันคือผลลัพธ์ (นั่นคือ ผลรวมเวกเตอร์) ของแรงทั้งหมดที่ใช้กับร่างกาย ตอนนี้เราต้องศึกษาแรงโต้ตอบของร่างกายในกลศาสตร์ มีสามประเภท: แรงยืดหยุ่น แรงโน้มถ่วง และแรงเสียดทาน เริ่มจากความยืดหยุ่นกันก่อน

การเสียรูป

แรงยืดหยุ่นเกิดขึ้นระหว่างการเสียรูปของร่างกาย การเสียรูปคือการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของร่างกาย การเสียรูปรวมถึงแรงตึง การอัด การบิด การเฉือน และการดัด
การเสียรูปมีความยืดหยุ่นและพลาสติก การเปลี่ยนรูปยางยืดหายไปอย่างสมบูรณ์หลังจากการสิ้นสุดของการกระทำของแรงภายนอกที่ก่อให้เกิดมันเพื่อให้ร่างกายฟื้นฟูรูปร่างและขนาดอย่างสมบูรณ์ การเปลี่ยนรูปพลาสติกจะถูกเก็บรักษาไว้ (อาจบางส่วน) หลังจากการถอดโหลดภายนอก และร่างกายจะไม่กลับสู่ขนาดและรูปร่างเดิมอีกต่อไป

อนุภาคของร่างกาย (โมเลกุลหรืออะตอม) มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยแรงดึงดูดและแรงผลักของแหล่งกำเนิดแม่เหล็กไฟฟ้า (เหล่านี้เป็นแรงที่กระทำระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง) แรงปฏิสัมพันธ์ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค หากไม่มีการเปลี่ยนรูป แรงดึงดูดจะถูกชดเชยด้วยแรงผลัก ในระหว่างการเปลี่ยนรูป ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะเปลี่ยนไป และความสมดุลของแรงปฏิสัมพันธ์จะถูกรบกวน

ตัวอย่างเช่น เมื่อยืดไม้เรียว ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะเพิ่มขึ้น และเริ่มมีแรงดึงดูด ในทางตรงกันข้าม เมื่อก้านถูกบีบอัด ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะลดลง และแรงผลักจะเริ่มครอบงำ ไม่ว่าในกรณีใด แรงจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับการเสียรูป และมีแนวโน้มที่จะคืนค่าการกำหนดค่าดั้งเดิมของร่างกาย

แรงยืดหยุ่น - นี่คือแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการเสียรูปยืดหยุ่นของร่างกายและมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการกระจัดของอนุภาคของร่างกายในกระบวนการของการเสียรูป แรงยืดหยุ่น:

1. ทำหน้าที่ระหว่างชั้นที่อยู่ติดกันของร่างกายที่ผิดรูปและถูกนำไปใช้กับแต่ละชั้น
2. กระทำจากด้านข้างของร่างกายที่บิดเบี้ยวบนร่างกายที่สัมผัสกับมัน ทำให้เกิดการเสียรูป และถูกนำไปใช้ที่จุดสัมผัสของวัตถุเหล่านี้ในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวของมัน (ตัวอย่างทั่วไปคือแรงปฏิกิริยาสนับสนุน)

แรงที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของพลาสติกไม่ได้อยู่ในแรงยืดหยุ่น แรงเหล่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของการเสียรูป แต่ขึ้นกับอัตราการเกิดขึ้น การศึกษากำลังดังกล่าว
ไปไกลกว่าหลักสูตร

ในวิชาฟิสิกส์ของโรงเรียน จะพิจารณาความตึงของเกลียวและสายเคเบิล ตลอดจนความตึงและการกดของสปริงและแท่ง ในทุกกรณีเหล่านี้ แรงยืดหยุ่นจะพุ่งไปตามแกนของวัตถุเหล่านี้

กฎของฮุค

การเสียรูปเรียกว่า เล็กหากการเปลี่ยนแปลงขนาดร่างกายน้อยกว่าขนาดเดิมมาก ที่การเสียรูปเล็กน้อย การพึ่งพาแรงยืดหยุ่นตามขนาดของการเสียรูปจะกลายเป็นเส้นตรง

กฎของฮุค . ค่าสัมบูรณ์ของแรงยืดหยุ่นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของการเสียรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับสปริงที่ถูกบีบอัดหรือยืดออกตามปริมาณ แรงยืดหยุ่นถูกกำหนดโดยสูตร:

(1)

ค่าคงที่สปริงอยู่ที่ไหน

ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับวัสดุของสปริงเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับรูปร่างและขนาดของสปริงด้วย

จากสูตร (1) ตามมาว่ากราฟของการพึ่งพาแรงยืดหยุ่นบนการเปลี่ยนรูป (เล็ก) เป็นเส้นตรง (รูปที่ 1):

ข้าว. 1. กฎของฮุก

ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งนั้นเกี่ยวกับสัมประสิทธิ์เชิงมุมในสมการเส้นตรง ดังนั้น ความเท่าเทียมกันจึงเป็นความจริง:

มุมเอียงของเส้นตรงนี้กับแกนแอบซิสซาอยู่ที่ไหน ความเท่าเทียมกันนี้สะดวกที่จะใช้เมื่อทำการทดลองหาปริมาณ

เราเน้นย้ำอีกครั้งว่ากฎของฮุคเกี่ยวกับการพึ่งพาเชิงเส้นของแรงยืดหยุ่นต่อขนาดของการเสียรูปนั้นใช้ได้กับการเสียรูปเล็กน้อยของร่างกายเท่านั้น เมื่อการเสียรูปสิ้นสุดลงเพียงเล็กน้อย การพึ่งพาอาศัยกันนี้จะสิ้นสุดลงและเป็นเส้นตรงและได้รูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้น เส้นตรงในรูป 1 เป็นเพียงส่วนเริ่มต้นเล็กๆ ของกราฟเส้นโค้งที่อธิบายการพึ่งพาค่าความเครียดทั้งหมด

โมดูลัสของยัง

ในกรณีพิเศษของการเสียรูปเล็กน้อย แท่งมีสูตรที่ละเอียดกว่านี้ซึ่งขัดเกลารูปแบบทั่วไป ( 1 ) ของกฎของฮุก

กล่าวคือถ้าความยาวแกนและพื้นที่หน้าตัดยืดหรือบีบอัด
ตามค่า จากนั้นสูตรจะใช้ได้กับแรงยืดหยุ่น:

ที่นี่ - โมดูลัสของ Youngวัสดุก้าน ค่าสัมประสิทธิ์นี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับมิติทางเรขาคณิตของแท่งอีกต่อไป โมดูลัสของ Young ของสารต่างๆ แสดงไว้ในตารางอ้างอิง

แรงยืดหยุ่นจะเกิดขึ้นในร่างกายเมื่อเสียรูป มันมุ่งตรงต่อแรงที่ก่อให้เกิดการเสียรูปของร่างกาย แรงยืดหยุ่นจะกระทำในทุกส่วนของร่างกาย รวมทั้ง ณ จุดที่ใช้แรงที่ทำให้เกิดการเสียรูป หากร่างกายถูกยืดหรือบีบอัดในทิศทางเดียว แรงยืดหยุ่นนั้นจะถูกส่งตรงไปตามแกนของการบีบอัดหรือความตึงเครียด และตรงข้ามกับการใช้แรงภายนอกและยังตั้งฉากกับพื้นผิวของมันด้วย

สูตร 1 - ความแข็งแรงของความยืดหยุ่น

K - ความฝืดของร่างกาย

X - ความยาวของลำตัว

ทุกคนคุ้นเคยกับแรงยืดหยุ่น แม้แต่ตอนนี้ การอ่านเนื้อหานี้ คุณยังสัมผัสได้ถึงผลกระทบจากจุดที่ห้าของคุณ นั่งโดยให้หลังของคุณอยู่บนเก้าอี้ คุณใช้แรงตามสัดส่วนกับน้ำหนักของคุณบนพื้นผิวของเก้าอี้ เขากลับต่อต้านเธออย่างหมดท่า

ดังนั้น สาเหตุของแรงยืดหยุ่นก็คือการเสียรูป การเสียรูปคืออะไร นี่เป็นกระบวนการที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงขนาด รูปร่าง หรือปริมาตรของร่างกายอันเป็นผลมาจากการใช้แรงภายนอก หากหลังจากสิ้นสุดการกระทำของแรง การเสียรูปจะหยุด และร่างกายได้รับมิติเดิม การเสียรูปดังกล่าวจะเรียกว่ายางยืด ดังนั้นหากมิติก่อนหน้าของร่างกายไม่ได้รับการฟื้นฟูเมื่อเอาแรงภายนอกออก การเสียรูปดังกล่าวจะเรียกว่าพลาสติก

การเสียรูปยังจำแนกตามวิธีการใช้แรงกับร่างกาย แรงอาจทำให้ร่างกายยืดหรือประคบได้ เช่นเดียวกับการดัดงอหรือบิดเบี้ยว

ในกระบวนการเปลี่ยนรูปของของแข็ง มีการกระจัดของอะตอมซึ่งอยู่ที่โหนดของโครงผลึก อะตอมเหล่านี้อยู่ในตำแหน่งสมดุลโดยแรงไฟฟ้า เมื่อคุณพยายามบีบอัดร่างกาย ระยะห่างระหว่างอะตอมจะลดลง ในกรณีนี้ แรงผลักมักจะทำให้อะตอมนี้กลับสู่ตำแหน่งสมดุล ในทางกลับกัน เมื่อระยะห่างระหว่างอะตอมเพิ่มขึ้น แรงดึงดูดก็มักจะดึงกลับมา

รูปที่ 2 - ความผิดปกติของโครงผลึก

สำหรับการเสียรูปเล็กน้อย แรงยืดหยุ่นจะเป็นสัดส่วนกับการยืดตัวของร่างกาย นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงของแรงยืดหยุ่นที่มีการเสียรูปเล็กน้อยจะมีลักษณะเชิงเส้น นี่เป็นผลโดยตรงของกฎของฮุก เนื่องจากในกระบวนการของการเปลี่ยนรูป ร่างกายสามารถทั้งยาวขึ้นและสั้นลง แนวคิดของโมดูลัสของ Young จึงถูกนำมาใช้ อันที่จริงนี่เป็นกฎของฮุคเดียวกัน เฉพาะการเปลี่ยนแปลงในมิติเชิงเส้นของร่างกายเท่านั้นที่รับโมดูโล นั่นคือโมดูลัสของ Young ไม่ได้แสดงว่าเกิดอะไรขึ้นกับร่างกายไม่ว่าจะยาวขึ้นหรือสั้นลง มันแสดงให้เห็นเฉพาะการเปลี่ยนแปลงขนาดร่างกายเท่านั้น