Презентація “Сила пружності”

Деформація — це зміна форми або розмірів тіла. Деформація тіла називається пружною, якщо після зняття навантаження повністю відновлюються розміри й форма тіла. Деформація тіла називається пластичною, якщо після зняття навантаження розміри й форма тіла не відновлюються.

Деформацію тіла легко помітити, але часто деформація не помітна для наших очей. Сили пружності виникають при деформації тіла, тобто при зміні його форми. Причиною виникнення сил пружності у тілі є взаємодія його молекул, які розташовані на певній відстані одна від одної.

За величиною деформації можна судити про величину прикладеної сили.

Співвідношення між силою пружності й видовженням пружини вперше було встановлено англійським фізиком Робертом Гуком. Тому його називають законом Гука: Модуль сили пружності Fпр прямо пропорційний видовженню тіла x: Коефіцієнт пропорційності k – жорсткість тіла. Він чисельно дорівнює силі, яку необхідно прикласти для того, щоб розтягти тіло на одиницю довжини. Одиницею виміру жорсткості в СІ є Н/м.

Силу пружності часто використовують для вимірювання сил. Прилад для вимірювання сили називають динамометром. При градуюванні пружинного динамометра використовується закон Гука. За допомогою динамометра можна порівнювати сили за модулем, а також визначати напрямок дії сили.

1. Що таке деформація? 2. У яких випадках виникає деформація? 3. Які причини виникнення сили пружності? 4. Від чого залежить сила пружності? 5. Чому пружини для динамометрів виготовляють зі сталі, а не з міді або свинцю? Питання

1. Сила F1 = 40 H розтягує пружину на x1 = 8cм. Яка сила розтягне пружину ще на Δx = 6cм? Задачі

Розв’язок При розтяганні пружини виникає сила пружності, що дорівнює прикладеній до неї силі — F = Fпр . Оскільки деформація пружна, то скористаємося законом Гука: Для двох описаних у завданні випадків можна записати: і . Звідси: Деформація під час дії сили F2 дорівнює . Тоді Перевіряємо одиниці величин: Обчислюємо шукану силу:

2. Під дією якої сили пружина жорсткістю 1500 Н/м укоротилася на 5 см? 3. До пружини довжиною 8 см підвісили вантаж масою 100 г. Довжина пружини стала 12 см. Якої маси вантаж необхідно підвісити до пружини, щоб її довжина стала 9 см?

1. Чи завжди при збільшенні сили, що розтягує пружину, у стільки ж разів збільшується її деформація? 2. На столі лежить куля. Зобразіть графічно силу пружності, що діє на кулю. До чого прикладена сила пружності? Яка причина виникнення сил пружності?

Види деформації. Сила пружності. Закон Гука. Пружинні динамометри

Види деформації. Сила пружності. Закон Гука. Пружинні динамометри Фізика 7 клас Урок 35 Вчитель: Якимчук О.М.

Види деформації. Сила пружності. Закон Гука. Пружинні динамометри Мета: сформувати уявлення учнів про види деформації та силу пружності, ознайомити школярів із законом Гука; розвивати вміння виконувати вправи пов’язані з силами пружності та застосовувати пружинні динамометри; виховувати пізнавальний інтерес до природничо-математичних наук. Тип уроку: засвоєння нових знань.

Дайте відповідь на питання (так або ні) Сила – величина, яка характеризує взаємодію. Сила позначається літерою Н . Під час взаємодії тіло більшої маси набуває більшої швидкості. За одиницю сили приймають – ньютон. Якщо на тіло діють дві сили, які протилежно напрямлені, то напрям рівнодійної збігається з напрямом меншоє сили.

Оберіть правильну відповідь 6. Яка з величин є векторною? А. Маса. Б. Час. В. Пройдений шлях. Г. Сила. 7. Від чого залежить результат дії сили на тіло? А. Від модуля сили. Б. Від модуля і напрямку сили. В. Від напрямку сили. Г. Від модуля сили, напрямку і точки прикладання. 8. Рівнодійна всіх сил, що діють на автомобіль, дорівнює нулю. Що можна сказати про характер руху автомобіля? А. Швидкість автомобіля збільшується. Б. Швидкість автомобіля не змінюється. В. Швидкість автомобіля зменшується. 9. При взаємодії двох тіл відношення їх швидкостей дорівнює: 1:3. Чому дорівнює маса другого тіла, якщо маса першого 1 кг? А. 1/3 кг. Б. 1 кг. В. 2 кг. Г. 3 кг. 10. На тіло у протилежних напрямках діють дві сили 3 та 5 Н. Визначте числове значення і напрямок рівнодійної сил. А. 2Н, за напрямком сили 3Н. Б. 2Н, за напрямком сили 5Н. В. 8Н, за напрямком сили 3Н. Г. 8Н, за напрямком сили 5Н.

Мотивація Запропонуйте модель приладу, яким можна було б вимірювати силу

§ 27. Сила пружності

Що відбувається з пружиною, коли ви стискаєте її між пальцями? Так, вона стискається (мал. 27.1).

Мал. 27.1. Коли ми стискаємо пружину, вона деформується — стискається

А що відбудеться з пружиною після припинення дії пальців на неї? Вона повернеться в початковий стан. Тобто частини нерухомої до певного моменту пружини починають рухатися. Утім, ви вже знаєте, що рух тіла починається внаслідок дії на нього інших тіл. Але ж пружина починає розпрямлятися сама по собі, без видимої зовнішньої дії на неї. Отже, це відбувається не внаслідок взаємодії з іншими тілами, а через дію одних частин пружини на інші. Сила, що виникає між частинами пружини й повертає її в початковий стан, отримала назву сила пружності.

Слід зазначити, що сила пружності належить до контактних сил, що виникають унаслідок безпосереднього зіткнення тіл. А от сила тяжіння, що може діяти на відстані, належить до безконтактних сил, для появи яких не потрібен контакт тіл. Наприклад, Місяць притягується до Землі силою тяжіння, а от взаємодіяти з нею силою пружності він не може.

Куди спрямована сила пружності?

Для відповіді на це запитання виконаємо дослід. Закріпимо на горизонтальному стрижні пружину, як показано на малюнку 27.2а, а потім підвісимо до неї тягар (мал. 27.2б). Через дію сили тяжіння на тягар пружина розтягується, а деформація пружини буде спрямована вниз. Одночасно пружина буде діяти на тягар силою пружності, яка спрямована вгору (мал. 27.2в).

Мал. 27.2. Якщо до пружини, яка вільно висить на стрижні (а), підвісити тягар (б), пружина розтягнеться. Сила тяжіння буде спрямована вниз, а сила пружності пружини — вгору (в)

Отже, сила пружності виникає в тілах під час їхньої пружної деформації й спрямована в бік, протилежний деформації.

Як залежить сила пружності від величини деформації?

Щоб відповісти на це запитання, виконаємо дослід. До розташованої на горизонтальному стрижні пружини будемо послідовно підвішувати різну кількість однакових тягарців (мал. 27.3).

Мал. 27.3. У скільки разів ми збільшуємо силу, що розтягує пружину, у стільки ж разів збільшуються деформація та сила пружності

Коли тягарці стають нерухомі, це означає, що сила тяжіння, яка діє на них униз, дорівнює силі пружності, яка діє на тягарці вгору. Збільшуючи кількість тягарців у два, три або більше разів, ми збільшуємо в таку ж кількість разів силу тяжіння, а відповідно, і силу пружності.

Після підвішування одного тягарця пружина видовжилася на відстань l, після підвішування двох тягарців — на вдвічі більшу відстань (2l), після підвішування трьох тягарців — на втричі більшу відстань (3l) і так далі. Тобто у скільки разів збільшується деформація пружини, у стільки ж разів збільшується сила пружності. Слід зазначити, що це правило буде діяти, лише поки пружина зазнає пружних деформацій.

Зі збільшенням пружної деформації пружини під дією зовнішньої сили пропорційно буде збільшуватися й сила пружності.

Як людина використовує силу пружності?

Пружні тіла, а отже, й силу пружності, широко застосовують у побуті, на транспорті та виробництві (мал. 27.4).

Мал. 27.4. Приклади застосувань пружин людиною

Робота в парах

Зробіть із пластиліну дві кульки різного розміру та киньте їх на підлогу з однакової висоти (наприклад, із парти). Порівняйте деформацію кульок. Зробіть висновок про силу пружності, яка виникла при цьому в кожній із кульок.

Сила пружності допомагає зміцнити наші м’язи під час занять фізкультурою та спортом із використанням різноманітного спортивного обладнання.

Більше про застосування сили пружності ви можете прочитати, скориставшись інформацією під QR-кодом на початку параграфа.

Як використовуть пружини для вимірювання сил?

Оскільки пружина розтягується пропорційно силі, що її розтягує, то за величиною деформації пружини можна виміряти прикладену до неї силу. Тому пружини використовують у приладах для вимірювання сили — динамометрах (мал. 27.5). На шкалу динамометра наносять позначки, що відповідаюсь певним значенням сили в ньютонах. Прикладаючи до динамометра певну силу, ми розтягуємо пружину, а на шкалі відображується значення вимірюваної сили. За зовнішнім виглядом динамометри можуть відрізнятися, але основою конструкції всіх цих приладів є пружина (мал. 27.6).

Мал. 27.5. За допомогою динамометра можна виміряти силу тяжіння, що діє на тіло

Мал. 27.6. За допомогою динамометрів можна вимірювати силу м’язів рук

Ключова ідея

Сила, що діє між частинами пружини й повертає її в початковий стан, отримала назву сили пружності. Сила пружності виникає в тілах під час їхньої пружної деформації й спрямована в бік, протилежний деформації.

Зі збільшенням пружної деформації пружини під дією зовнішньої сили пропорційно збільшується й сила пружності.

Людство використовує дію сили пружності від іграшок до потужного транспорту й виробничого обладнання.

Залежність величини деформації пружин від сил, що до них прикладені, використовують у вимірювальних приладах — динамометрах.

Запитання для повторення й засвоєння

• 1. Що ми називаємо силою пружності?
• 2. У яких тілах може виникати сила пружності? Наведіть приклади.
• 3. Що треба зробити з тілом, щоб у ньому виникла сила пружності?
• 4. Як залежить сила пружності від величини деформації?
• 5*. Як виміряти силу за допомогою динамометра?
• 6*. 1933 року випускник Харківського автомобільного технікуму конструктор Семен Речицький побудував цирковий атракціон «Людина-снаряд». У ньому з гармати «вистрілювали» артистом, який пролітав під куполом цирку 14 метрів. Глядачі не здогадувалися, що артистів викидали з гармати не порохові гази. Поміркуйте, на чому ґрунтувалася дія цього атракціону.