Силы упругости.

Ранее в учебных материалах этого сайта уже было показано, как появляется сила упругости поверхности. Напомним этот пример.

Брусок лежит на поверхности. На брусок действует силы mg и N. Какова природа силы N? На самом деле, сила N по своей природе является силой взаимодействия. Брусок m с некоторой силой тяжести G, давит на поверхность. Поверхность отвечает силой равной по модулю и противоположной по направлению. Так и появляется сила упругости (реакции опоры) поверхности.

Любое тело под действием внешней силы в какой-то степени меняет форму и размеры, то деформирует. При этом различают упругую и пластическую деформацию. Упругая деформация – это вид деформации, при котором после прекращения действия внешней силы первоначальные размеры и форма восстанавливаются. Если размеры и формы не восстанавливаются, то такую деформацию называют пластической. В качестве примера упругой деформации, можно привести такие деформации как: растяжение, кручение, изгиб, сдвиг. При условии, что после прекращения действия внешней силы, размеры и форма восстанавливаются.

При исследовании малых деформаций выполняется закон Гука: сила упругости, возникающая при деформации тела, равняется произведению коэффициента жесткости тела на величину деформации: .

Объектом деформации часто выступает пружины, одной из важнейших сил упругости в механике является сила упругости деформации пружины. В связи с этим возникает естественный вопрос, как зависит реакция пружин от способа соединения пружин. Как известно, существует два основных способа соединения пружин: последовательное и параллельное соединение.

Рассмотрим последовательное соединение двух пружин, обладающих коэффициентами жесткости k1 и k2 соответственно. Пусть последовательно соединенные пружины растягивает внешняя сила F.

Пружины удлинятся на величину: . То есть, систему пружин можно было бы заменить на эквивалентную пружину жесткостью: .

Теперь рассмотрим параллельное соединение двух пружин жесткостью k1 и k2.

Пусть их также растягивает внешняя сила F. Внешняя сила деформирует каждую из пружин на одинаковую величину: . Следовательно, данную систему пружин можно заменить на эквивалентную пружину жесткостью: