Сила пружності

У природі все взаємопов`язано і безперервно взаємодіє один з одним. Кожна її частина, кожен її компонент і елемент постійно піддається впливу цілого комплексу сил.

Незважаючи на те, що кількість сил в природі досить велике, всі їх можна розділити на чотири типи:

1. Сили гравітаційного характеру.

2. Сили електромагнітного характеру.

3. Сили сильного типу.

4. Сили слабкого типу.

Гравітаційні сили стають добре помітними лише в масштабах космосу. Сили електромагнітного характеру - це сили, які проявляються при взаємодії частинок, що мають певні електричні заряди.

Сила пружності - це одна з найбільш значущих сил в природі. Коли яке-небудь тіло піддається процесу деформації, то всередині нього виникає особлива сила, яка дорівнює силі деформації, але з протилежним знаком. Сила пружності спрямована проти деформації тіла. Її різновидами є сила натягу, сила реакції опори.

У фізиці є таке поняття, як пружна деформація. Пружна деформація - це таке явище деформації, при якому вона зникає після того, як припиняють діяти зовнішні сили. Після такої деформації тіло приймає свою початкову форму. Таким чином, сила пружності, визначення якої говорить, що вона виникає в тілі після пружної деформації, є потенційною силою. Потенційна сила, або консервативна сила - це така сила, у якої її робота не може бути залежною від її траєкторії, а залежить тільки від початкової і кінцевої точки докладання зусиль. Робота консервативної або потенційної сили по замкнутій траєкторії буде дорівнює нулю.

Можна сказати, що сила пружності має електромагнітну природу. Цю силу можна оцінити як макроскопічне прояв взаємодії між молекулами речовини або тіла. У будь-якому випадку, при якому відбувається або стиснення, або розтягнення тіла, проявляється сила пружності. Вона спрямована проти сили, що виробляє деформацію, в напрямку, протилежному зміщення частинок даного тіла, і перпендикулярна поверхні тіла, що піддається деформації. Також і вектор цієї сили спрямований у бік, протилежний деформації тіла (зміщення його молекул).

Обчислення значення сили пружності, що виникає в тілі при деформації, відбувається за законом Гука. Згідно з ним, сила пружності дорівнює добутку жорсткості тіла на зміну коефіцієнта деформації цього тіла. За законом Гука, що виникає при певній деформації тіла або речовини сила пружності прямо пропорційна подовженню цього тіла, а спрямована вона в сторону, протилежну напрямку, по якому переміщаються частинки даного тіла відносно інших частинок в момент деформації.

Показник жорсткості певного тіла або пропорційний коефіцієнт залежить від матеріалу, який використовується для виготовлення тіла. Також жорсткість залежить від геометричних пропорцій і форми даного тіла. У відношенні сили пружності існує ще таке поняття, як механічне напруження. Таким напругою називають відношення модуля сили пружності до одиниці площі в даній точці розглянутого перетину. Якщо зв`язати закон Гука з напругою цього типу, то його формулювання прозвучить дещо інакше. Напруга механічного типу, що виникає в тілі при його деформації, завжди пропорційно відносному подовженню цього тіла. Необхідно мати на увазі, що дія закону Гука обмежене тільки невеликими деформаціями. Існують межі деформації, при яких діє цей закон. Якщо ж вони буде перевищені, то сила пружності буде обчислюватися за складними формулами незалежно від закону Гука.