§ 27. Сила упругости. Закон Гука

Возьми кусок пластилина и сожми его в ладони: комок послушно примет форму твоей руки и таким и останется. Всякое изменение формы или размеров тела называют деформацией — это один из возможных результатов действия силы. Слепленная из глины чашка не расправляется обратно, стоит убрать пальцы. Деформацию, которая остаётся с телом и после того, как сила перестала действовать, называют пластической.

Другие тела ведут себя совсем иначе. Сожми теннисный мяч — он сплющится, разожми пальцы — он снова круглый. Аптечное резиновое колечко растягивается, когда его тянут, и само собирается в прежний кружок, едва его отпустили. На рис. 1 сфотографирован пружинный эспандер: его тугие пружины растягивают руками в стороны, но стоит ослабить хватку, как они стянут ручки обратно, и снаряд станет ровно таким, каким был. Если деформация исчезает сама, едва прекратилось действие силы, её называют упругой.

Определение. Силой упругости называют силу, которая возникает в теле при упругой деформации и старается вернуть телу прежнюю форму и прежние размеры.

Обозначают её F_упр и измеряют, как любую силу, в ньютонах (Н). Действует эта сила между частями самого деформированного тела, а кроме того — на те тела, которые прижались к нему и вызвали деформацию: сжатая пружина давит на ладонь, растянутая резинка тянет пальцы назад. Пропала деформация — пропала и сила упругости: у нетронутого тела её попросту нет.

Деформации бывают разными, и четыре главных вида собраны на рис. 2. Слева пружину тянут вдоль оси и сжимают вдоль неё же; рядом слои бруска сдвигаются друг относительно друга; дальше стержень закручивают, и его сечения поворачиваются; справа доска на двух опорах прогибается под грузом — это изгиб.