Сила упругости

Слайд 1. Сила упругости

Физика, 9 класс. Изучаем закон Гука и механические свойства тел

Слайд 2. Что такое сила упругости?

Сила упругости — это сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное состояние. Деформация — это любое изменение формы или размеров тела под действием внешних сил. Сила упругости всегда направлена противоположно направлению смещения частиц при деформации.

Слайд 3. Виды деформации

Растяжение — увеличение длины (трос лифта)

Сжатие — уменьшение длины (ножки стола)

Изгиб — искривление оси тела (линейка)

Сдвиг — смещение слоев тела (болтовые соединения)

Кручение — поворот сечений (вал двигателя)

Слайд 4. Закон Гука

Для малых деформаций модуль силы упругости прямо пропорционален удлинению тела. Роберт Гук установил эту закономерность в 1660 году. Графиком этой зависимости является прямая линия, выходящая из начала координат.

Слайд 5. Разбор формулы $F_{\text{упр}}=k\Delta x$

$F_{\text{упр}}$ — сила упругости [Н]

$k$ — коэффициент жесткости [Н/м]

$\Delta x$ — удлинение тела [м]

Коэффициент $k$ показывает, какую силу нужно приложить, чтобы растянуть тело на 1 метр. В векторном виде: ${\vec{F}}_{\text{упр}}=-k\Delta \vec{x}$ (знак «минус» означает противодействие).

Слайд 6. От чего зависит жесткость?

Жесткость $k$ — это характеристика конкретного тела, а не материала в целом. Она зависит от:

1. Геометрических размеров (длины и площади сечения).

2. Формы тела.

3. Материала, из которого изготовлено тело.

Слайд 7. Сила упругости вокруг нас

Амортизаторы и рессоры смягчают удары на неровной дороге.

Работа тетивы лука, прыжки на батуте и гибкость шеста.

Пружины в матрасах, прищепки и зажимы для бумаги.

Упругость костей, сухожилий и стеблей растений.

Слайд 8. Вопросы для обсуждения

Почему закон Гука применим только для «малых деформаций»?

Как изменится жесткость пружины, если разрезать её пополам?

В каких случаях деформация становится необратимой?

Зачем альпинистам нужны эластичные (тянущиеся) веревки?

Слайд 9. Упругость и пластичность

Предел упругости — это максимальное напряжение, при котором деформация еще остается упругой. Если его превысить, тело останется деформированным навсегда.

Слайд 10. Главные выводы

Сила упругости возникает только при деформации тела.

Она всегда направлена против направления деформации.

Закон Гука: $F_{\text{упр}}=k\Delta x$ работает для упругих деформаций.

Жесткость $k$ зависит от материала и размеров тела.

При превышении предела упругости тело деформируется необратимо.