Вики-статья от имени учащихся по проекту Упругая сила

Материал из Saratov FIO Wiki
Перейти к: навигация, поиск

Тема работы

Каковы причины возникновения сил упругости?

Состав группы

1. Милованова Е.

2. Карпушкина М.

3. Чередниченко Д.

Цель работы

Познакомиться с причиной возникновения сил упругости с точки зрения молекулярного строения веществ.

Руководитель проекта

Картушин А.С.

Найденная информация

Сила упругости и ее "родственники"

Перед вами сейчас лежит на столе книга. На нее действует сила тяжести. Тем не менее она

не падает вниз. Почему? Человек, не искушенный в науках, ответит: «Ей не дает падать стол». Но это ведь не объяснение, а просто указание на факт.

Тот, кто приобщился к школьной физике, пойдет дальше. На книгу, скажет он, действует сила со стороны стола, которая и уравновешивает силу тяжести. Эту силу называют силой упругости, и она возникает из-за небольшого, незаметного на глаз прогиба стола, вызванного книгой. Но ответить на вопрос, почему при прогибе стола возникает сила упругости, школьник уже вряд ли сможет.

Мы с вами также на этом месте прервем цепочку вопросов и ответов и вернемся к выяснению причины появления сил упругости только много страниц спустя. Для этого имеются весьма серьезные основания. Дело в том, что силы упругости имеют общее происхождение со многими другими силами, имеют многочисленную родню, и совсем не напоминают в этом отношении силы всемирного тяготения, у которых наука не отыскала на сегодняшний день даже самых отдаленных родственников.

Силы упругости, которые позволяют твердым телам сохранять свою форму, препятствуют изменению объема жидкостей и сжатию газов; силы трения, тормозящие движение твердых тел, жидкостей и газов; и, наконец, силы наших мышц — все это члены одной обширной семьи. Все они имеют общую природу, общее происхождение: это электромагнитные силы. Электромагнитным силам природа предоставила самую широкую арену деятельности. В повседневной жизни, за исключением притяжения к Земле и приливов, мы встречаемся только с различными видами электромагнитных взаимодействий, только с ними, если не считать ядерных, которые мы сравнительно недавно научились использовать. В частности, упругая сила пара также имеет электромагнитную природу.

Поэтому фактически смена «века пара» «веком электричества» означала лишь смену эпохи, когда мы не умели управлять электромагнитными силами, эпохой, когда мы научились распоряжаться ими по своему усмотрению.

Электромагнитные силы позволяют вам видеть книгу, которую вы читаете, ибо свет — это одна из форм электромагнитных взаимодействий. Сама жизнь была бы немыслима без этих сил. Живое существо, и даже человек, как показали полеты космонавтов, способны длительное время существовать в состоянии невесомости. Но если бы на мгновение действие электромагнитных сил прекратилось, то сразу исчезла бы и жизнь.

При взаимодействии частиц в самых компактных системах природы — в атомных ядрах — и при взаимодействии космических тел электромагнитные силы играют выдающуюся роль, в то время как ядерные и гравитационные силы существенны только либо в очень малых, либо в космических масштабах. Строение атомной оболочки, сцепление атомов в молекулы и образование кусков вещества определяются только электромагнитными силами. Трудно, почти невозможно указать явление, которое не было бы связано с действием электромагнитных сил. Соответственно трудно даже перечислить все многообразие их проявлений. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел. Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям. Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону.

Сила упругости — сила, возникающая при деформации тела и противодействующая этой деформации. В случае упругих деформаций является потенциальной. Сила упругости имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. В простейшем случае растяжения/сжатия тела сила упругости направлена противоположно смещению частиц тела, перпендикулярно поверхности. Вектор силы противоположен направлению деформации тела (смещению его молекул).

1-12-1.gif

Закон Гука: Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению тела и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела относительно других частиц при деформации.

eb23c4a3c520e8dd7d75d3552afdae0c.png

где 5c4a9ee0ca645652439e0246ae78c456.png — жёсткость тела, 6d3b0d5add80badb97aa342bb79b364b.png — величина деформации .

При увеличении величины деформации закон Гука перестаёт действовать, сила упругости начинает сложным образом зависеть от величины растяжения или сжатия.

Вывод

Сила упругости имеет электрическую природу. Деформации тела вызывают изменения во взаимодействии молекул и те самым являются причиной возникновения сил упругости. Закон Гука справедлив для упругих деформаций и при значительных деформациях тело разрушается.

Используемые источники информации

Википедия. Сила Упругости

Силы в природе

Сила упругости и ее "родственники"