Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Перед тем как двигаться дальше давайте обсудим одну из интересных задач. И так задача на определение равновесия весов при удлинении нити, когда гиря оказалась бы полностью погруженной в воду не касаясь при этом дна и в случае обрезания нити и погружение гири на дно.
И так теперь мы с вами можем двигаться дальше...давайте вспомним с чем мы познакомились и что мы с вами изучаем. Мы с вами изучаем динамику. Динамика - это раздел механики, который изучает причины по которым тело движется так или иначе. Какова основная задача динамики? Основная задача динамики состоит в том, чтобы найти ускорение тела, если известно условие в котором это тело находится. Для того, чтобы найти ускорение мы продвинулись очень значительно. Мы поняли, что для нахождения ускорения нужно воспользоваться вторым законом Ньютона, но в этот второй закон Ньютона входит равнодействующая всех сил действующих на тело. Следовательно какой будет очередной шаг, если мы зная силы можем найти ускорение, то следующий шаг научится определять сами силы. Находить сами силы, если нам известны условия в которых находится тело. Вот к решению этой задачи мы сейчас с вами и переходим. Раздел динамики к которому мы переходим называется силы в природе. Давайте вспомним, что описывает такая физическая величина, как сила? Характеристикой чего является сила?
Сила - это характеристика взаимодействия тел.
Наш мир устроен так, что в нем можно выделить 4 фундаментальных взаимодействия.
И так обучение фундаментальным взаимодействиям начнем с электромагнитного взаимодействия и в частности с силы упругости. Надо сказать, что пока мы все узнаем на достаточно упрощенном уровне. Например, об электромагнитном взаимодействии мы говорили, о том, что существует электрическое поле и магнитное поле. Так вот оказывается, что не существует отдельно магнитного и отдельно электрического поля, а существует электромагнитное поле, которое проявляет себя в разных ситуациях как электрическое или как магнитное. Оказывается, что сейчас уже построена теория электро-слабого взаимодействия, т.е удалось с одних позиций описать и электромагнитные явления и слабое взаимодействие. И, вообще, мечта всех физиков это так называемое великое объединение - описать все силы одним образом и в общем-то физики к этому близки. Еще Эйнштейн пытался это сделать, но потерпел неудачу.
Ну что ж сила упругости... Нам эта сила уже неплохо знакома, так как в первой части наших лекции мы ее уже проходили. Где и когда проявляет себя сила упругости? при наличии силы тяжести? Да, но не обязательно. Она иногда сопровождает силу тяжести, например, когда мы подвешиваем груз на пружине, вниз этот груз тянула сила тяжести, а вверх тянула сила упругости, но при этом что происходило с пружиной? Она растягивалась. А другими словами менялись размеры или форма пружины, т.е происходила деформация. Сила упругости возникает при деформации тел. Давайте вспомним, что такое деформация. Деформация - это любое изменение размеров тела или формы.
Давайте посмотрим какие виды деформации можно выделить.
- Деформация растяжение - сжатие.
Следующий вид деформации...
- Деформация изгиба.
Далее поговорим о деформации сдвиге.
- Деформация сдвига.
И последний вид деформации.
- Деформация кручение.
И так еще раз повторим, что мы перечислили четыре основных вида деформации, которые принято различать, но на самом деле эти четыре вида деформации являются проявлениями двух основных видов деформации: деформации сжатия и деформации сдвига.
И так мы выяснили, что все четыре вида деформации сводятся к двум и в на технических специальностях в ВУЗах учат как найти силы упругости при любых видах деформации. Их раскладывают на два вида деформации: деформацию сдвига и деформацию сжатия и с применением достаточно сложного математического аппарата находят силы упругости. В этом курсе лекций мы с вами не будет заниматься такими сложными вещами. Мы с вами рассмотрим простейшую деформацию - деформацию растяжение - сжатия. Но перед этим давайте еще вспомним о том, что при деформации некоторые тела восстанавливают свою форму. Т.е если мы начинаем деформировать какую-то модель, то она после снятия внешнего воздействия полностью восстанавливает свою форму. А если бы, например, деформировали кусок пластилина, то после снятия внешних напряжений этот кусок бы уже не вернул свою первоначальную форму. Поэтому по способности возвращаться телу в первоначальное состояние различают:
- упругую деформацию
- пластическую деформацию
И давайте запишем определение таких видов деформаций.
Упругая деформация - это такая деформация при которой тело полностью восстанавливает свою первоначальную форму после прекращения действия деформирующего фактора.
...и противоположным видом деформации является...
Пластическая деформация - это такая деформация при которой тело не восстанавливает свою первоначальную форму после прекращения действия деформирующего фактора.
И так есть два вида классификации деформации: по характеру изменения формы и возможности возврата в первоначальное состояние.
Стоит отметить, что на самом деле абсолютно пластических деформаций не бывает. Точно так же как не бывает абсолютно упругих деформаций. Упругая и пластическая деформация две противоположности. И они означают, что вы, например, деформировали тело, потом сняли внешнее напряжение и при этом новая форма сохранилась полностью и никакого возврата к старой форме. Если мы возьмем, например, холодный пластилин, раскатаем его в тонкую пластинку и положим на две опоры, как у нас указано в деформации изгиба и если мы немного придавим, то мы можем заметить, что пластилин прогнулся, но потом опять немного возвратился назад. И наоборот...судьба всех школьных пружин динамометров обычно очень печальна. Дети их берут, тянут их сильнее, чем это нужно и в результате возникает неупругая деформация, хотя, сталь упругий материал, но при этом нельзя материал сильно растягивать. Если деформация очень малая, то она упругая, но стоит только перестараться она приобретает пластическую компоненту.
Мы с вами в дальнейшем когда будем изучать пластическую деформацию познакомимся с подробностями этого процесса. А пока что мы рассматриваем самый простой вид деформации. Во-первых деформация растяжения - сжатия, а во-вторых упругая деформация. И так для упругой деформации растяжения - сжатие. Причем, более того мы будем рассматривать малую деформацию. Что такое малая деформация мы сейчас поймем.
И в конце давайте запишем словами определение закона Гука и физический смысл жесткости тела следующей из закона Гука.
Закон Гука - при малых деформациях сила упругости прямо пропорциональна удлинению тела и направлена в сторону противоположную направлению смещения частиц тела при деформации.
Жесткость тела - численно равна силе упругости, возникающей при единичной деформации.
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора.