Физика для вас

Деформация – явление изменения формы и размеров тела под действием внешних сил.

 

Деформации возникают потому, что различные части тела движутся по-разному. Если бы все части тела двигались одинаково, то тело всегда сохраняло бы свою первоначальную форму и размеры, т.е. оставалось бы недеформированным. Рассмотрим несколько примеров.

 

Возьмем мягкую резинку для карандаша и нажмем на нее пальцем. Палец, нажимающий на резинку, перемещает верхние слои резинки; нижний слой, лежащий на столе, остается неподвижным, так как он соприкасается с гораздо более жесткой, чем резинка, поверхностью стола. Разные части резинки смещаются по-разному, и резинка меняет свою форму: возникает деформация.

Виды деформации

Деформации растяжения и сжатия. Деформацию растяжения испытывают тросы, канаты, цепи в подъемных устройствах, стяжки между вагонами и т.д. Деформацию сжатия испытывают столбы, колонны, стены, фундаменты зданий и т.п.

 

Деформация сдвига. Деформации сдвига подвержены заклепки и болты, скрепляющие части мостовых ферм, балки в местах опор и др. Сдвиг на большие углы может привести к разрушению тела – срезу. Срез происходит при работе ножниц, долота, зубила, зубьев пилы и т.д.

 

Деформация изгиба. Балки и стержни, расположенные горизонтально, под действием силы тяжести или нагрузок прогибаются – подвергаются деформации изгиба. Деформацию изгиба можно свести к деформации неравномерного растяжения и сжатия.

 

Деформация кручения. Кручение испытывают валы всех машин, винты, отвертки и т.п.

 

При деформациях твердого тела его частицы (атомы, молекулы, ионы),

находящиеся в узлах кристаллической решетки, смещаются из своих

положений равновесия. Этому смещению противодействуют силы

взаимодействия между частицами твердого тела, удерживающие эти

частицы на определенном расстоянии друг от друга. Поэтому при любом

виде упругой деформации в теле возникают внутренние силы,

препятствующие его деформации.

 

Силы, возникающие в теле при его упругой деформации и направленные

против направления смещения частиц тела, вызываемого деформацией,

называют силами упругости.

 

Силы упругости препятствуют изменению размеров и формы тела.

 

Сила упругости направлена перпендикулярно поверхности

соприкосновения тел, а если идет речь о деформированных пружинах,

стержнях, нитей, то сила упругости направлена вдоль прямой, по которой действует внешняя сила, вызывающая деформацию тела, противоположно направлению этой силы и перпендикулярно поверхности тела.

 

Силу, действующую на тело со стороны опоры или подвеса, называют силой реакции опоры или силой натяжения подвеса. 

 

Удлинение тела

 

Связь между силой упругости и удлинением тела (при малых деформациях)

была экспериментально установлена английским физиком Гуком.

 

Коэффициент k называется жесткостью тела.

Жесткость пружины численно равна силе, которую надо приложить к упруго

деформируемому образцу, чтобы вызвать его единичную деформацию.

В системе СИ жесткость измеряется в ньютонах на метр (Н/м): 

 

Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела,

а также от материала.

 

Закон Гука:  Сила упругости, возникающая при деформации

тела, пропорциональна удлинению этого тела.

Силу, с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела.

Понятие веса широко используется в повседневной жизни. Весом тела называют силу,

с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес.

При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса.