Esneklik, fiziksel bir bedenin deforme olması, yani bedenin büyüklüğü ve şeklinin değişmesiyle ortaya çıkar. Bu kuvvet, deformasyonu yaratan kuvvetin tersi yönde yönlendirilir. Yay örneğini kullanarak elastik kuvvetin deformasyon miktarıyla nasıl ilişkili olduğunu bulacağız. Elastik kuvvetlerin ortaya çıkmasının nedenlerini de ele alalım.

Hook kanunu

Yay sıkıştırılabilir, gerilebilir, bükülebilir veya bükülebilir. Bu durumların her birinde, yayın şeklini ve boyutunu başlangıç ​​durumuna döndürme eğiliminde olan elastik kuvvetler ortaya çıkacaktır. Temel prensipleri anlamak için yalnızca doğrusal sıkıştırma ve çekmeyi (eksen boyunca) ele alacağız. X). Eğilme ve burulma deformasyonları sırasındaki kuvvetleri hesaplamak için daha karmaşık matematiksel aparatların kullanılması gerekir.

Pirinç. 1. Yayın çekme ve basma deformasyonları.

Gerilmemiş yayın başlangıç ​​uzunluğu L 0'a eşitse, küçük deformasyonlar için deneysel olarak keşfedilen Hooke yasası karşılanır:

$ F_уп = − k * Δх $ (1),

yayın elastik kuvveti formülünde:

Fup — yay elastik kuvveti, N;

k—yay sertliği katsayısı, N/m;

Δx—deformasyon değeri (delta x), m.

Küçük deformasyonların büyüklüğü yayın başlangıç ​​uzunluğundan çok daha az olmalıdır:

Pirinç. 2. Robert Hooke'un portresi.

• optikte girişim olgusu olarak adlandırılan ince filmlerde renk oluşumunun etkisini keşfetti;
• ışığın dalga benzeri yayılımına ilişkin bir model önerdi;
• ısı ile vücudu oluşturan parçacıkların hareketi arasındaki bağlantı hakkında bir varsayım formüle etti;
• Saatleri ayarlamak için spiral bir yay icat etti, barometreyi, higrometreyi ve anemometreyi geliştirdi.

Elastik kuvvetin kaynağı

Elastik kuvvetlerin kökeni, moleküllerin ve atomların elektromanyetik etkileşimi ile ilişkilidir. Yayın boyutu arttığında (gerildiğinde), karşılıklı çekim kuvvetleri başlangıçtaki boyutları eski haline getirmeye "çalışır". Yay sıkıştırıldığında itici kuvvetler çalışmaya başlar. Vücut deforme olmadığında moleküller arasındaki mesafe, çekme ve itme kuvvetlerinin eşitliğine karşılık gelir.

Dinamometreler

Yayların elastik özellikleri kuvvet ölçüm cihazlarında kullanılır. Tipik olarak bir dinamometre iki ana parçadan oluşur: bir yay (elastik eleman) ve bu cihazın ev içi kullanıma yönelik olması durumunda üzerine dijital kuvvet veya kütle değerlerinin basıldığı bir cihaz ölçeği. Ölçülen kuvvet, deforme olan ve alet işaretçisini okuma ölçeği boyunca hareket ettiren bir yaya uygulanır.

Pirinç. 3. Yay dinamometreleri.

Hooke yasası evrensel olarak kabul edilse de, uygulandığı deformasyonların aralığı çok farklıdır. farklı bedenler. Örneğin metal tellerde (düz) ve çubuklarda, Hooke yasasının hala geçerli olacağı maksimum bağıl deformasyon değeri (Δx'in L 0'a oranı) %1'den fazla değildir. Büyük deformasyonlarla malzemelerin geri dönüşü olmayan tahribatı meydana gelir.

Ne öğrendik?

Böylece yayın elastik kuvvetinin gövdenin deformasyon miktarıyla doğru orantılı olduğunu ve yayın kayma yönünün tersi yönde yönlendirildiğini öğrendik. Elastik kuvvetler, moleküllerin ve atomların elektromanyetik etkileşimi ile ilişkilidir. Sıkıştırıldığında, aynı isimdeki elektrik yüklerini itme mekanizması devreye girer. Gerildiğinde farklı yüklerin çekim mekanizması çalışmaya başlar.

Konuyla ilgili deneme

Raporun değerlendirilmesi

Ortalama puanı: 4.7. Alınan toplam puan: 299.

“Cisimlerin deformasyonu” konulu ders planı. Elastik kuvvet. Hook kanunu"

tarih :

Ders: “Vücutların deformasyonu. Elastik kuvvet. Hook kanunu"

Hedefler:

eğitici : Bedenlerin deformasyonu, elastik kuvvet ve Hooke yasası hakkındaki bilgilerin bilinçli bir şekilde özümsenmesini sağlamak ve oluşturmak.

Gelişimsel : Bağımsız aktivite becerilerini ve grup çalışması becerilerini geliştirmeye devam edin.

eğitici : Yeni bilgiye bilişsel ilgi oluşturmak; Davranış disiplini geliştirin.

Ders türü: yeni bilgiler öğrenme dersi

Ekipman ve bilgi kaynakları:

Isachenkova, L. A. Fizik: ders kitabı. 9. sınıf için. kamu kurumları ortalama Rusça ile eğitim dil eğitim / L. A. Isachenkova, G. V. Palchik, A. A. Sokolsky; tarafından düzenlendi A. A. Sokolsky. Minsk: Halkın Asveta'sı, 2015

Görev kartları.

Ders yapısı:

Organizasyon anı (5 dk)

Temel bilgilerin güncellenmesi (5 dk)

Yeni materyal öğrenme (15 dk)

Beden eğitimi dakikası (1 dk)

Bilginin pekiştirilmesi (14 dk)

Ders özeti (5 dk)

Ders içeriği

Zamanı organize etmek

Merhaba, oturun! (Mevcut olanları kontrol ediyorum).Bugünkü dersimizde cisimlerin deformasyonunu, elastik kuvveti ve Hooke yasasını anlamalıyız. Ve bu şu anlama geliyorDers konusu : “Vücutların deformasyonu. Elastik kuvvet. Hook kanunu."

Referans bilgilerinin güncellenmesi

Cevap: Bahar uzadı. Yay deforme olmuş.

Cevap: Bir cisim deforme olduğunda ortaya çıkan kuvvete elastik kuvvet denir. Deformasyon sırasında vücut parçacıklarının yer değiştirme yönünün tersi yönde yönlendirilir.

Cevap: Kuvvet ne kadar büyük olursa deformasyon da o kadar büyük olur. Yaya daha büyük bir kuvvetle etki ettik (yük sayısını arttırdık) ve yayın esnemesi daha da arttı.

Yeni materyal öğrenme

İngiliz doğa bilimci Robert Hooke (Şekil 145), Wight Adası'nın (Wight Adası) Freshwater ilçesinde, yerel kilisenin bir rahibinin ailesinde doğdu. 1653'te Oxford Üniversitesi Christ Church College'a girdi ve daha sonra R. Boyle'un asistanı oldu. 1662'de yeni kurulan Royal Society'de deneylerin küratörü olarak atandı; 1663'ten beri Londra Kraliyet Cemiyeti üyesi. 1665'ten beri - 1677-1683'te Londra Üniversitesi'nde profesör. - Londra Kraliyet Cemiyeti Sekreteri.

Çok yönlü bir bilim adamı ve mucit olan Hooke, eserlerinde doğa biliminin birçok alanına değindi. 1659'da bir hava pompası yaptı ve H. Huygens ile birlikte (1660 civarında) termometrenin sabit noktalarını (buzun erimesi ve suyun kaynaması) belirledi. Barometreyi, yansıtıcı bir teleskopu geliştirdi, açıları ölçmek için bir teleskop kullandı, rüzgar kuvvetini ölçmek için bir cihaz, bir daireyi bölmek için bir makine ve diğer aletler tasarladı.

Hooke'un 1660 yılında elastik bir cisme uygulanan kuvvet ile deformasyonu arasındaki orantı yasasını (Hooke yasası) keşfetmesi büyük önem taşıyordu.

Hooke, tüm gök cisimlerinin birbirine doğru çekim yaptığı fikrini dile getirerek gezegenlerin hareketinin genel bir resmini verdi. Yasayı bekliyordu evrensel yerçekimi I. Newton; 1679'da eğer yer çekimi kuvveti uzaklığın karesiyle ters orantılı ise gezegenin elips şeklinde hareket etmesi gerektiği görüşünü dile getirdi. Hooke'un 1660'ların ortasından itibaren evrensel bir çekim kuvveti fikri vardı, ancak o zaman hala yetersizdi.Belirli bir biçimde, bunu 1674'te "Dünyanın Hareketini Kanıtlama Girişimi" adlı incelemesinde ifade etti, ancak 6 Ocak 1680'de Newton'a yazdığı bir mektupta Hooke, evrensel çekim yasasını ilk kez açıkça formüle etti ve Matematiksel açıdan daha yetkin bir araştırmacı olan Newton'u, Kepler'in dairesel olmayan yörüngelere ilişkin birinci yasasıyla bağlantıyı göstererek bunu matematiksel olarak doğrulamaya davet etti (büyük ihtimalle zaten yaklaşık bir çözümü vardı). Bu mektupla birlikte artık bilindiği kadarıyla evrensel çekim yasasının belgesel tarihi başlıyor. Newton'un ayrıca Hooke'un sonuçlarından önce gelen yerçekimi üzerine bazı çalışmaları vardı, ancak Newton'un daha sonra hatırladığı en önemli sonuçların çoğu, her halükarda, kendisi tarafından kimseye iletilmedi.

Hooke, geliştirdiği mikroskobu kullanarak bitkilerin yapısını gözlemledi ve ilk kez mantarın hücresel yapısını gösteren net bir çizim yaptı (“hücre” terimini Hooke ortaya attı). "Mikrografi" adlı eserinde(Mikrografi, 1665) mürver, dereotu, havuç hücrelerini tanımladı, sinek gözü, sivrisinek ve larvaları gibi çok küçük nesnelerin görüntülerini verdi, mantarın, arı kanadının, küfün hücresel yapısını ayrıntılı olarak anlattı, ve yosun. Aynı çalışmada Hooke, renk teorisinin ana hatlarını çizmiş ve ince katmanların rengini, ışığın üst ve alt sınırlarından yansımasıyla açıklamıştır.

Hooke, kendisine göre faunada değişikliklere yol açan dünya yüzeyindeki değişiklikler hakkındaki düşüncelerini dile getirdi. Hooke, fosillerin daha önce yaşayan canlıların kalıntıları olduğuna ve bunlardan Dünya tarihinin yeniden üretilebileceğine inanıyordu.

Hooke aynı zamanda mimar olarak da biliniyordu. 1666'daki büyük yangından sonra Londra'nın yeniden inşasında Christopher Wren'in baş asistanıydı. Wren ile işbirliği içinde ve bir mimar olarak bağımsız olarak birçok bina inşa etti (örneğin, Greenwich Gözlemevi, Milton Keynes'teki Willen kilisesi). Özellikle Londra'daki St. Kubbesi Hooke'un icat ettiği yöntemle inşa edilen Paul. Londra'nın restorasyonu için yeni bir sokak düzeni önererek şehir planlamasına büyük katkı sağladı.

Kuvvet cisimlere ivme kazandırır ve deformasyona neden olur. Hızlanmanın nasıl belirleneceğini biliyoruz. Deformasyon nasıl bulunur?

Bir cismin deformasyonu, boyutunda ve şeklinde meydana gelen bir değişikliktir. Vücudun bazı kısımlarının diğerlerine göre hareketi sonucu deformasyon meydana gelir. Şekil 150'de, bir -G gösterilen Farklı türde deformasyonlar: a) sıkıştırma; 6) vardiya; c) bükme; d) burulma.

Şekil 150 için, A - G plaka ve yaylardan oluşan gövde modeli kullanıldı. Kenarlarına paralel düz çizgilerin uygulandığı sıradan bir silgi veya köpük küp kullanarak herhangi bir deformasyonu kendiniz simüle edebilirsiniz (Şek. 151).

Başlıca deformasyon türleri şunlardır:germe, sıkıştırma (bkz. Şekil 150, A) Ve vardiya(bkz. Şekil 150, B).

Sıkıştırıldığında ve gerildiğinde katmanlar arasındaki mesafeler değişir, kesildiğinde katmanlar birbirine göre karışır.

Deformasyon bükme sıkıştırmanın bir kombinasyonu olarak düşünülebilirVeaynı olmayan uzanımlar farklı parçalar gövde (bkz. Şekil 150,V). Deformasyon burulma kayma deformasyonunun bir kombinasyonuna iner (bkz. Şekil 150,G).

Vücuda uygulanan dış kuvvetlerin etkisi altında deformasyonlar ortaya çıkar (bkz. Şekil 150).Bir deney yapalım. Silgiye bastırın (Şek. 152,A). Deforme olmuştur. Gücü durduralım. Deformasyon ortadan kalktı (Şekil 152.6). Eğer boyutlarVeKuvvetin kesilmesinden sonra vücudun şeklinin tamamen eski haline dönmesine deformasyon denir.elastik .

Şimdi bir parça hamuru deforme ediyoruz (Şek. 152,V). Kuvvet sona erdikten sonra formu eski haline dönmedi( pirinç. 152, G). Bu deformasyona deniresnek olmayan veya plastik .

Deformasyonun doğası yalnızca vücudun oluştuğu maddeye değil, aynı zamanda dış kuvvetin ne kadar güçlü olduğuna, ne kadar sürdüğüne ve ayrıca vücudun sıcaklığına da bağlıdır. Örneğin demir bir levha biraz bükülüp serbest bırakılırsa eski şeklini geri alacaktır. Ancak uzun süre aynı yük altında tutulursa deformasyon elastik olmayacak. Vücut ısısı yüksekse, kısa süreli küçük bir kuvvetin etkisi altında bile deformasyon plastik olacaktır.

Metal haddeleme, dövme (Şekil 153), damgalama vb. sırasında plastik deformasyona maruz kalır.

En basit deformasyonu ele alalım: elastik gerilim. Bir cismin deformasyon miktarı ona uygulanan kuvvete nasıl bağlıdır?

Bir deney yapalım. Lastik kordonun bir ucunu bağlayıp diğer ucuna yük asalım (Şek. 154).

Deforme edici kuvvetin etkisi altındaF kesinlikle(kargo ağırlığı R) kordon uzayacaktır. Uzunluğu ilk uzunluktan daha büyük olacakΔ =- 0 miktarına göre 0 (bkz. Şekil 154). İki, üç vb. aynı yükleri asarak yükü artıracağız. Deforme edici kuvvet iki, üç vb. kat arttığında( F kesinlikle = P ben ,2Р 1 , 3P 1 ...) uzama kordon Δ aynı miktarda artacaktır (bkz. Şekil 154). Bu, kordonun uzamasının deformasyon kuvvetinin modülü ile doğru orantılı olduğu anlamına gelir: Δ ~ F kesinlikle ) .

Yay sıkıştırması üzerinde benzer deneyler yaptıktan sonra (Şekil 155), şu sonuca varabiliriz:Sıkıştırma ve çekmenin elastik deformasyonları sırasında, gövdenin uzunluğundaki değişim modülü, deformasyon kuvvetinin modülü ile doğru orantılıdır:

| Δ |~ F kesinlikle (1)

Deformasyon elastik sınırlar içinde olduğu sürece orantılılık korunur. Esnek olmayan deformasyonla, uzamanın deformasyon kuvvetine bağımlılığı daha karmaşık hale gelir. Deformasyon kuvvetinin daha da artmasıyla vücutta tahribat meydana gelir.

Deforme edici bir kuvvete tepki olarak bir kordonun gerilmesi ve bir yayın sıkıştırılması üzerine yapılan deneylerdeF kesinlikle buna karşı bir muhalefet vardıelastik kuvvet F kontrolü (bkz. Şekil 154 ve 155).

Elastik kuvvet, deformasyona neden olan gövdeye uygulanır ve deforme edici kuvvetin tersi yönde yönlendirilir.

Newton'un üçüncü yasasına göre

Formüllerden(1 ) Ve(2) meli

Nerede İle - sabit katsayı.

Sıkıştırma ve çekmenin elastik deformasyonları sırasında, elastik kuvvetin modülü, cismin uzunluğundaki değişim modülü ile doğru orantılıdır.

Bu açıklamaya denirHook kanunu.

Devamlı İle= - çağrıldı esneklik katsayısı veya katılık bedenler. Sayısal olarak birim uzunluk başına gövde uzatıldığında (veya sıkıştırıldığında) elastik kuvvetin modülüne eşittir. SI'da sertlik ölçülürmetre başına Newton ().

Bir cismin sertliği, yapıldığı malzemeye, cismin şekline, boyutuna ve sıcaklığına bağlıdır. Sabit kesitli bir cisim için (kordon, tel vb.), sertlik kesit alanıyla doğru orantılıdırS ve başlangıçtaki vücut uzunluğuyla ters orantılıdır 0 : k = e .

" Katsayı e isminde elastikiyet modülü. Bir maddenin elastik özelliklerini karakterize eder. Örneğin çeliğin elastiklik modülü kauçuğunkinden onbinlerce kat daha fazladır.

Şekil 154 ve 155'ten, hem çekme hem de sıkıştırma sırasında elastik kuvvetin, deforme edici kuvvetin uygulama noktasının (A noktası) hareketine ters yönde yönlendirildiği açıktır. Bunu dikkate alarak Hooke yasası şu şekilde yazılır:

Nerede F sen pr x - elastik kuvvetin eksene yansımasıAh, x - nokta koordinatıA (bkz. Şekil 154 ve 155). Eksen üzerindeki koordinatların kökeniAh öyle seçilir kix = 0'da deformasyon yoktu.

156 resim var a, b (3) ve (4) formülleri kullanılarak oluşturulan grafikler sunulmaktadır. Grafiklerin düzlüğü, elastik kuvvet modülünün |Δ|'ye doğrudan orantılı bağımlılığına karşılık gelir. ve itibarenX.

Hooke yasasının ve dolayısıyla (1), (3) ve (4) bağıntılarının yalnızca elastik deformasyonlar için karşılandığını unutmayın!

Çevremizdeki tüm bedenler bir dereceye kadar deforme olmuştur. Her ne kadar çoğu zaman bu deformasyonlargörünmez olduğundan, bunlarla ilişkili elastik kuvvetler çok önemli bir rol oynar. Örneğin, bir klasörün elastik kuvveti bir kitabın yerçekimini dengeler (Şek. 157, a), bir askının elastik kuvveti bir avizenin yerçekimini dengeler (Şek. 157, a)6), rayların elastik kuvveti treni vb. tutar.

Bir cismin bir destek üzerindeki hareketine yanıt olarak ortaya çıkan elastik kuvvete genellikle denir.yer reaksiyon kuvveti Gerilmiş bir ipliğin, ipin, kablonun vb. elastik kuvveti -Gerilme kuvveti.

Deformasyon sırasında neden elastik kuvvetler ortaya çıkar? Onların doğası nedir?

Elastik kuvvetler, cisimleri oluşturan moleküllerin birbirleriyle etkileşime girmesi nedeniyle ortaya çıkar.Dış kuvvetler bir cismi sıkıştırdığında moleküller birbirini daha güçlü bir şekilde iter ve sıkışmayı önler. Dış kuvvetler vücudu gererse, moleküller birbirlerine daha güçlü bir şekilde çekilir ve gerilmeye karşı direnç gösterir.

Moleküller neden etkileşime giriyor? Çünkü elektrik yüküne sahip mikropartiküllerden oluşurlar: pozitif yüklü atom çekirdekleri ve kabuklarındaki negatif yüklü elektronlar.

Buradan, elastik kuvvetler doğası gereği elektromanyetiktir .

Bir cismin elastik ve plastik özellikleri aynı zamanda moleküllerinin (veya atomlarının) nasıl düzenlendiğine de bağlıdır. Şekil 158 elmas ve grafitin kristal kafeslerini göstermektedir. Aynı parçacıkların (karbon atomları) dizilişindeki farklılık, bu maddelerin özelliklerinde keskin farklılıklara yol açar.

Beden eğitimi dakikası

Bilginin pekiştirilmesi

112. sayfadaki sorunun çözümüne ilişkin bir örneğe bakalım:

Şimdi “Cisimlerin deformasyonu” konulu kartlardaki görevleri tamamlamaya geçelim. Elastik kuvvet. Hooke Yasası" (Ek 1)

Cevap:

Elastik kuvvetlerin etkisi altında lastik bant deforme oldu. Şekil 2'deki halat, Şekil 1'deki halata göre daha az elastik kuvvete maruz kalmıştır.

Cevap:

Elastik deformasyon bir süngeri, bir çelikhaneyi içerebilir.

Plastik deformasyon silgi ve hamuru içerir.

Ders özeti

Bir cismin boyutunda veya şeklinde meydana gelen değişikliğe deformasyon denir.

Dış kuvvetlerin kesilmesinden sonra vücudun boyutu ve şekli tamamen eski haline dönerse deformasyona elastik denir. Tamamen değilse plastik.

Elastik kuvvetler deforme edici kuvvetlerin tersi yönde yönlendirilir.

Sıkıştırma ve çekmenin elastik deformasyonları sırasında, elastik kuvvetin modülü, gövdenin uzunluğundaki değişim modülüyle doğru orantılıdır:

Ev ödevi organizasyonu

§ 22, örn. 15 Sayı 1, 2.

Refleks.

Cümlelere devam edin:

Bugün sınıfta öğrendim...

İlginçti…

Derste edindiğim bilgiler faydalı olacak...

Ek 1

Konuyla ilgili kart " Vücutların deformasyonu. Elastik kuvvet. Hook kanunu »

Elastik kuvvet nedir?

Elastik kuvvet, bir cismin deformasyonu sonucu ortaya çıkan ve deformasyon sırasında cisim parçacıklarının hareketlerinin tersi yönde yönlendirilen bir kuvvettir.

Daha net bir örnek vermek gerekirse elastik kuvvetin ne olduğunu daha iyi anlamak için şu örnekten canlı bir örnek verelim: Gündelik Yaşam. Önünüzde ıslak çamaşırları astığınız sıradan bir çamaşır ipi olduğunu hayal edin. Islak çamaşırları iyi gerilmiş yatay bir ipe asarsak, bu ipin eşyaların ağırlığı altında nasıl bükülmeye ve esnemeye başladığını göreceğiz.

Önce sen ve ben ıslak bir şeyi bir ipe asıyoruz ve onun iple birlikte nasıl yere doğru eğildiğini ve sonra durduğunu görüyoruz. Daha sonra bir sonraki şeyi asıyoruz ve aynı eylemin tekrarlandığını ve ipin daha da büküldüğünü görüyoruz.

Bu durumda ipe etki eden kuvvet arttıkça, bu deformasyona karşı gelen kuvvetler her şeyin ağırlığına eşit oluncaya kadar deformasyon meydana geleceği sonucu ortaya çıkmaktadır. Ve ancak bundan sonra aşağı doğru hareket duracak.

Elastik kuvvetin görevinin, üzerine etki ettiğimiz nesnelerin diğer nesnelerle bütünlüğünü korumak olduğuna dikkat edilmelidir. Elastik kuvvetler bununla baş edemiyorsa, vücut geri dönülemez şekilde deforme olur, yani ip kopabilir.

Ve burada retorik bir soru ortaya çıkıyor. Elastik kuvvet hangi anda ortaya çıktı? Ve çamaşırlarımızı yeni asmaya başladığımızda, yani vücut üzerindeki ilk darbe anında ortaya çıkar. Çamaşırlar kuruduğunda ve çıkardığımızda elastikiyet kaybolur.

Deformasyon türleri

Artık elastik kuvvetin deformasyon sonucu ortaya çıktığını zaten biliyoruz.

Deformasyonun ne olduğunu hatırlayalım mı? Deformasyon, dış kuvvetlerin etkisi altında bir cismin hacminde veya şeklinde meydana gelen değişikliktir.

Deformasyonun ortaya çıkmasının nedeni ise vücudun farklı bölgelerinin aynı şekilde değil, farklı şekillerde hareket etmesidir. Aynı hareketle vücut her zaman orijinal şekline ve boyutuna sahip olur, yani deforme olmaz.

Şimdi ne tür deformasyonları gözlemleyebileceğimiz sorusuna bakalım.

Deformasyon türleri, şekillerindeki değişimin niteliğine göre bölünebilir.

Ayrıca deformasyon iki türe ayrılır. Bu durumda deformasyon elastik veya plastik deformasyon olabilir.

Örneğin, bir yayı alıp gererseniz ve sonra serbest bırakırsanız, bu tür bir deformasyondan sonra yay önceki boyutuna ve şekline geri dönecektir. Bu elastik deformasyona bir örnek olacaktır.

Yani cisim üzerindeki etki sona erdikten sonra deformasyonun tamamen ortadan kalktığını görürsek bu deformasyon elastiktir.

Şimdi başka bir örnek verelim. Bir parça hamuru alıp sıkalım veya bir tür şekil oluşturalım. Eylem sona erdikten sonra bile hamurun şeklini değiştirmediğini, yani deforme kaldığını siz ve ben görüyoruz. Bu elastik olmayan deformasyon plastiktir.

Plastik deformasyon sırasında, dış kuvvetlerin etkisi sona erdiğinde bile devam eder.

Bu tür deformasyon, kil veya hamuru modellemenin yanı sıra dövme ve damgalama teknik işlemlerinde de kullanılır.

Egzersiz yapmak: Resimde ne tür deformasyonlar gördüğünüzü açıklayın?

Elastik kuvvet ve Hooke yasası

Elastik kuvvetin büyüklüğü aynı zamanda herhangi bir cismin maruz kaldığı deformasyon miktarına da bağlıdır. Sonuç olarak deformasyon ve elastik kuvvet yakından ilişkilidir. Bir miktarda değişiklik olmuşsa, diğerinde de değişiklik olmuş demektir.

Dolayısıyla bir cismin deformasyonunu biliyorsak bu cisimde oluşan elastik kuvveti hesaplayabiliriz. Tersine, eğer elastik kuvveti bilirsek cismin deformasyon derecesini kolaylıkla tespit edebiliriz.

Örneğin, bir yayı alıp ona eşit kütledeki ağırlıkları astığınızda, sonraki her asılı yükte yayın daha fazla esnediğini görebilirsiniz. Ve bu yay ne kadar deforme olursa elastik kuvvetin de o kadar büyük olacağını fark edeceksiniz.

Ve ağırlıkların aynı kütleye sahip olduğu gerçeğini hesaba katarsanız, onları tek tek asarsanız, her yeni asmada yayın uzunluğunun tam olarak aynı miktarda arttığını fark edeceksiniz.

Elastik kuvvet ile elastik bir cismin deformasyonu arasındaki ilişkiyi bulmak için ünlü İngiliz bilim adamı Robert Hooke tarafından keşfedilen formülü kullanmanız gerekir.

Bilim adamı, vücut uzunluğundaki artış ile bu uzama nedeniyle oluşan elastik kuvvet arasında basit bir bağlantı kurdu.

Bu formülde delta, bir miktarda meydana gelen değişiklikleri ifade eder.

Hooke kanunu, küçük deformasyonlarda elastik kuvvetin cismin uzamasıyla doğru orantılı olduğunu belirtir.

Yani deformasyon ne kadar büyük olursa gözlemleyebileceğimiz elastik kuvvet de o kadar büyük olur.

Ancak Hooke yasasının yalnızca elastik deformasyonun mevcut olduğu durumlarda geçerli olduğu da unutulmamalıdır.

Doğadaki esneklik kuvveti

Esneklik kuvveti doğada oldukça önemli bir rol oynar. Sonuçta bitki, hayvan ve insan dokuları ancak bu kuvvet sayesinde kırılmadan, çökmeden çok büyük yüklere dayanabilmektedir.

Bitkilerin şiddetli rüzgar altında nasıl büküldüğünü veya ağaç dallarının kar ağırlığı altında nasıl büküldüğünü ve esneklik eyleminin bir sonucu olarak önceki şekillerine döndüklerini muhtemelen birden fazla kez görmüşsünüzdür.

Ayrıca her biriniz güçlü bir kasırga rüzgarının baskısı altında ağaç dallarının nasıl kırıldığını gözlemleyebilirsiniz. Rüzgar kuvvetinin etkisi ağacın elastik kuvvetini aştığında da böyle bir sonuç gözlemleyebiliriz.

Dünyadaki tüm cisimler, yalnızca esneklik kuvveti nedeniyle atmosferik basınç kuvvetine dayanabilir. Derin rezervuarların sakinleri daha da büyük yüklere dayanabilirler. Bu nedenle, doğadaki tüm canlı organizmaların yalnızca esneklik kuvveti sayesinde yalnızca mekanik yüklere dayanma değil, aynı zamanda şekillerini bozulmadan koruyabilme yeteneğine sahip olduğu mantıksal sonucuna varabiliriz.

Ağaç dallarında oturan kuş sürüleri, çalıların üzerinde asılı üzüm salkımları, ladin pençelerinde devasa kar örtüleri - bu, doğadaki esneklik kuvvetlerinin açık bir göstergesidir.

Hooke'un ünlü kanunu hayatımızın hemen her alanında geçerlidir. Ne günlük yaşamda ne de mimaride onsuz yapmak imkansızdır. Bu yasa ev ve araba yapımında kullanılmaktadır. Ego ticarette bile kullanılır.

Ancak muhtemelen her biriniz esneklik kuvvetinin sirk arenasında uygulanabileceğini hayal edemezsiniz. Geçtiğimiz yüzyılda, ünlü Franconi Sirki "Bomba Adam" adlı bir gösteri gerçekleştirdi.

Bunu yapmak için sirk arenasına bir adamın ateş ettiği devasa bir top yerleştirildi. Seyirciler bu sayı karşısında şok oldular çünkü atışın toz gazlarla değil bir yay ile ateşlendiğinden şüphelenmiyorlardı. Topun namlusuna güçlü bir elastik yay yerleştirildi ve "ateş edin!" namludan çıkan bir yay sanatçıyı arenaya fırlattı. Kükreme, duman ve ateş sadece bu gösterinin etkisini artırdı ve seyirciyi korkuttu.

Konular > Fizik > Fizik 7. sınıf

Bazı konu başlıklarını incelememize “Mekanik” bölümünden devam ediyoruz. Bugünkü toplantımız esnekliğin gücüne adanmıştır.

Mekanik saatlerin çalışmasının altında yatan bu kuvvettir; vinçlerin çekme halatları ve kabloları, arabaların ve demiryollarının amortisörleri buna maruz kalır. Bir top ve tenis topu, raket ve diğer spor malzemeleriyle test edilir. Bu kuvvet nasıl ortaya çıkıyor ve hangi yasalara uyuyor?

Elastik kuvvet nasıl üretilir?

Yerçekiminin etkisi altında bir göktaşı yere düşer ve... donar. Neden? Yer çekimi ortadan kalkar mı? HAYIR. Güç öylece yok olamaz. Yerle temas anında eşit büyüklükte ve zıt yöndeki başka bir kuvvet tarafından dengelenir. Ve göktaşı, dünya yüzeyindeki diğer cisimler gibi hareketsiz kalır.

Bu dengeleme kuvveti elastik kuvvettir.

Her türlü deformasyon sırasında vücutta aynı elastik kuvvetler görülür:

• burkulmalar;
• sıkıştırma;
• vardiya;
• bükme;
• burulma.

Deformasyondan kaynaklanan kuvvetlere elastik denir.

Elastik kuvvetin doğası

Elastik kuvvetlerin ortaya çıkma mekanizması ancak moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin doğasının belirlendiği 20. yüzyılda açıklandı. Fizikçiler onlara "kısa kollu dev" adını verdiler. Bu esprili karşılaştırmanın anlamı nedir?

Bir maddenin molekülleri ve atomları arasında çekme ve itme kuvvetleri vardır. Bu etkileşim, bileşimlerinde yer alan pozitif ve negatif yük taşıyan minik parçacıklardan kaynaklanmaktadır. Bu kuvvetler oldukça güçlü(dev kelimesi buradan gelir), ancak yalnızca çok kısa mesafelerde görünür(kısa kollu). Molekül çapının üç katına eşit mesafelerde bu parçacıklar çekilir ve "neşeyle" birbirlerine doğru koşarlar.

Ancak dokunduktan sonra aktif olarak birbirlerinden uzaklaşmaya başlarlar.

Çekme deformasyonu ile moleküller arasındaki mesafe artar. Moleküller arası kuvvetler onu azaltma eğilimindedir. Sıkıştırıldığında moleküller birbirine yaklaşır ve bu da moleküller arasında itme yaratır.

Ve tüm deformasyon türleri basınç ve gerilime indirgenebildiğinden, herhangi bir deformasyon altında elastik kuvvetlerin ortaya çıkışı bu düşüncelerle açıklanabilir.

Hooke tarafından oluşturulan yasa

Bir yurttaşım ve çağdaşım esneklik kuvvetlerini ve bunların diğer fiziksel niceliklerle ilişkilerini inceledi. Deneysel fiziğin kurucusu olarak kabul edilir.

Bilim adamı Yaklaşık 20 yıl boyunca deneylerine devam etti. Gergi yaylarının deformasyonu üzerine çeşitli yükleri asarak deneyler yaptı. Asılı yük, içinde oluşan elastik kuvvet yükün ağırlığını dengeleyene kadar yayın esnemesine neden oldu.

Çok sayıda deney sonucunda bilim adamı şu sonuca varıyor: uygulanan bir dış kuvvet, zıt yönde etki eden, eşit büyüklükte bir elastik kuvvetin ortaya çıkmasına neden olur.

Formüle ettiği yasa (Hooke yasası) şuna benzer:

Bir cismin deformasyonu sırasında ortaya çıkan elastik kuvvet, deformasyonun büyüklüğüyle doğru orantılıdır ve parçacıkların hareketinin tersi yönde yönlendirilir.

Hooke yasasının formülü şöyledir:

• F, modüldür, yani elastik kuvvetin sayısal değeridir;
• x - vücut uzunluğundaki değişiklik;
• k, gövdenin şekline, boyutuna ve malzemesine bağlı olarak sertlik katsayısıdır.

Eksi işareti elastik kuvvetin parçacıkların yer değiştirmesinin tersi yönde yönlendirildiğini gösterir.

Her fiziksel yasanın kendi uygulama sınırları vardır. Hooke tarafından belirlenen yasa, yalnızca yükün kaldırılmasından sonra vücudun şekli ve boyutu tamamen eski haline getirildiğinde elastik deformasyonlara uygulanabilir.

Plastik gövdelerde (hamuru, ıslak kil) bu tür bir restorasyon meydana gelmez.

Tüm katılar bir dereceye kadar esnekliğe sahiptir. Kauçuk esneklik açısından birinci, ikinci sırada yer alır. Çok elastik malzemeler bile belirli yükler altında plastik özellikler sergileyebilir. Bu, tel yapmak ve karmaşık şekillerdeki parçaları özel damgalarla kesmek için kullanılır.

Manuel bir mutfak teraziniz (çelikhane) varsa, tasarlandığı maksimum ağırlık muhtemelen üzerinde yazılıdır. 2 kg diyelim. Daha ağır bir yükü asarken içlerinde bulunan çelik yay asla eski şeklini almayacaktır.

Elastik kuvvetin işi

Her kuvvet gibi esneklik kuvveti de iş yapabilecek kapasitede. Ve çok faydalı. O Deforme olabilen gövdeyi tahribattan korur. Bununla baş edemediği takdirde vücutta tahribat meydana gelir. Örneğin bir vinç kablosunun kopması, bir gitarın telinin kopması, bir sapanın üzerindeki elastik bant, bir terazinin üzerindeki bir yay gibi. Elastik kuvvetin kendisi de negatif olduğundan bu işin her zaman bir eksi işareti vardır.

Son söz yerine

Elastik kuvvetler ve deformasyonlarla ilgili bazı bilgilerle donanmış olarak bazı soruları kolayca cevaplayabiliriz. Örneğin büyük insan kemikleri neden boru şeklinde bir yapıya sahiptir?

Metal veya ahşap bir cetveli bükün. Dışbükey kısmı çekme deformasyonuna maruz kalacak ve içbükey kısmı sıkıştırma deformasyonuna maruz kalacaktır. Orta kısım yükü taşımamaktadır. Doğa bu durumdan yararlanarak insanlara ve hayvanlara boru şeklinde kemikler sağladı. Hareket sırasında kemikler, kaslar ve tendonlar her türlü deformasyona maruz kalır. Kemiklerin boru şeklindeki yapısı, güçlerini hiçbir şekilde etkilemeden ağırlıklarını önemli ölçüde hafifletir.

Kaynaklanıyor tahıl bitkileri aynı yapıya sahiptir. Rüzgar esintileri onları yere doğru büker ve elastik kuvvetler onların düzelmesine yardımcı olur. Bu arada, bisikletin çerçevesi de çubuklardan değil borulardan yapılmıştır: ağırlık çok daha azdır ve metal tasarrufu sağlanır.

Robert Hooke tarafından oluşturulan yasa, esneklik teorisinin yaratılmasının temelini oluşturdu. Bu teorinin formülleri kullanılarak yapılan hesaplamalar şunları sağlar: yüksek binaların ve diğer yapıların dayanıklılığını sağlamak.

Bu mesaj işinize yaradıysa sizi görmekten mutluluk duyarım

Güçesneklik- güç bu vücut deforme olduğunda meydana gelir ve vücudun önceki şeklini ve boyutunu geri kazanmayı amaçlar.

Elastik kuvvet, bir maddenin molekülleri ve atomları arasındaki elektromanyetik etkileşimin bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Deformasyonun en basit versiyonu, bir yayın sıkıştırılması ve uzatılması örneği kullanılarak düşünülebilir.

Bu resimde (x>0) - çekme deformasyonu; (X< 0) — sıkıştırma deformasyonu. (Fx) - dış güç.

Deformasyonun en önemsiz olduğu durumda, yani küçük, elastik kuvvet, vücudun hareketli parçacıklarının yönünün tersi yönde yönlendirilir ve vücudun deformasyonu ile orantılıdır:

Fx = Fkontrol = - kx

Bu ilişki kullanılarak deneysel olarak kurulan Hooke yasası ifade edilmektedir. Katsayı k genellikle vücut sertliği denir. Bir cismin sertliği metre başına Newton (N/m) cinsinden ölçülür ve cismin boyutu ve şeklinin yanı sıra cismi oluşturan malzemelere de bağlıdır.

Fizikte, bir cismin sıkışma veya gerilme deformasyonunu belirleyen Hooke yasası tamamen farklı bir biçimde yazılmıştır. Bu durumda bağıl deformasyona denir.

Robert Hooke

(18.07.1635 - 03.03.1703)

İngiliz doğa bilimci, ansiklopedist

davranış ε = x/l . Aynı zamanda stres, göreceli deformasyondan sonra bir vücudun kesit alanıdır:

σ = F / S = -Fkontrol / S

Bu durumda Hooke yasası şu şekilde formüle edilir: σ gerilimi bağıl deformasyonla orantılıdır ε . Bu formülde katsayı e Young modülü denir. Bu modül gövdenin şekline ve boyutlarına bağlı değildir, aynı zamanda doğrudan gövdeyi oluşturan malzemelerin özelliklerine de bağlıdır. Çeşitli malzemeler için Young modülü oldukça geniş bir aralıkta dalgalanır. Örneğin, kauçuk için E ≈ 2·106 N/m2 ve çelik için E ≈ 2·1011 N/m2 (yani beş kat daha fazla).

Daha karmaşık deformasyonların meydana geldiği durumlarda Hooke yasasını genelleştirmek oldukça mümkündür. Örneğin bükülme deformasyonunu düşünün. İki desteğe dayanan ve önemli bir sapmaya sahip bir çubuğu düşünelim.

Desteğin (veya süspansiyonun) yanından bu gövdeye elastik bir kuvvet etki eder; bu destek tepki kuvvetidir. Desteğin gövdeler temas ettiğinde tepki kuvveti, temas yüzeyine kesinlikle dik olarak yönlendirilecektir. Bu kuvvete genellikle normal basınç kuvveti denir.

İkinci seçeneği ele alalım. Vücut sabit bir yatay masanın üzerinde yatıyor. Daha sonra desteğin tepkisi yer çekimi kuvvetini dengeler ve dikey olarak yukarıya doğru yönlendirilir. Ayrıca vücut ağırlığı, vücudun masaya etki ettiği kuvvet olarak kabul edilir.