Kupite diplomu visokog obrazovanja jeftino. Elastične sile, formule

Forceelastičnost da li je ta moć koji nastaje kada se tijelo deformiše i koji nastoji vratiti nekadašnji oblik i dimenzije tijela.

Elastična sila nastaje kao rezultat elektromagnetne interakcije između molekula i atoma tvari.

Najjednostavnija verzija deformacije može se razmotriti na primjeru kompresije i proširenja opruge.

Na ovoj slici (x > 0) — vlačna deformacija; (x< 0) — kompresijska deformacija. (FX) je spoljna sila.

U slučaju kada je deformacija najneznačajnija, odnosno mala, elastična sila je usmjerena na stranu koja je suprotna u smjeru kretanja čestica tijela i proporcionalna je deformaciji tijela:

Fx = Fcontrol = - kx

Uz pomoć ovog omjera izražava se Hookeov zakon koji je ustanovljen eksperimentalnom metodom. Koeficijent k obično se naziva krutost tijela. Krutost tijela mjeri se u njutnima po metru (N/m) i zavisi od veličine i oblika tijela, kao i od materijala od kojih je tijelo napravljeno.

Hookeov zakon u fizici za određivanje tlačne ili vlačne deformacije tijela napisan je u potpuno drugačijem obliku. U ovom slučaju se naziva relativna deformacija


Robert Hooke

(18.07.1635 - 03.03.1703)

Engleski prirodnjak, enciklopedist

stav ε = x / l . Istovremeno, naprezanje je površina poprečnog presjeka tijela nakon relativne deformacije:

σ = F / S = -Fcontrol / S

U ovom slučaju, Hookeov zakon je formuliran na sljedeći način: napon σ je proporcionalan relativnoj deformaciji ε . U ovoj formuli, koeficijent E nazvan Youngov modul. Ovaj modul ne zavisi od oblika tela i njegovih dimenzija, ali istovremeno direktno zavisi od svojstava materijala koji čine dato telo. Za razni materijali Youngov modul fluktuira u prilično širokom rasponu. Na primjer, za gumu E ≈ 2 106 N/m2, a za čelik E ≈ 2 1011 N/m2 (tj. pet redova veličine više).

Sasvim je moguće generalizirati Hookeov zakon u slučajevima kada se izvode složenije deformacije. Na primjer, razmotrite deformaciju savijanja. Zamislite štap koji se oslanja na dva nosača i ima značajan otklon.

Sa strane oslonca (ili ovjesa) na ovo tijelo djeluje elastična sila, to je sila reakcije oslonca. Sila reakcije oslonca na dodiru tijela bit će usmjerena na dodirnu površinu strogo okomito. Ova sila se naziva sila normalnog pritiska.

Razmotrimo drugu opciju. Put tijela leži na fiksnom horizontalnom stolu. Tada reakcija oslonca uravnotežuje silu gravitacije i usmjerava se okomito prema gore. Štaviše, težina tijela se smatra silom kojom tijelo djeluje na sto.

Kao što znate, fizika proučava sve zakone prirode: od najjednostavnijih do najjednostavnijih opšti principi prirodne nauke. Čak i u onim oblastima u kojima, čini se, fizika nije u stanju da to odgonetne, ona i dalje igra primarnu ulogu, a svaki najmanji zakon, svaki princip - ništa mu ne izmiče.

U kontaktu sa

To je fizika koja je osnova temelja, to je ono što leži u poreklu svih nauka.

fizika proučava interakciju svih tijela, i paradoksalno mali i neverovatno veliki. Moderna fizika aktivno proučava ne samo mala, već hipotetička tijela, pa čak i to baca svjetlo na suštinu svemira.

Fizika je podeljena na sekcije, ovo pojednostavljuje ne samo samu nauku i njeno razumevanje, već i metodologiju proučavanja. Mehanika se bavi kretanjem tijela i interakcijom tijela koja se kreću, termodinamika s toplinskim procesima, a elektrodinamika s električnim procesima.

Zašto bi deformaciju trebala proučavati mehanika

Govoreći o kontrakcijama ili napetostima, treba se postaviti pitanje: koja grana fizike treba da proučava ovaj proces? S jakim distorzijama može se osloboditi toplina, možda bi se termodinamika trebala baviti ovim procesima? Ponekad, kada se tečnosti sabijaju, počinje da ključa, a kada se sabijaju gasovi, nastaju tečnosti? Pa šta, hidrodinamika bi trebala naučiti deformaciju? Ili teorija molekularne kinetike?

Sve zavisi o sili deformacije, o njenom stepenu. Ako deformabilni medij (materijal koji je komprimiran ili rastegnut) dopušta, a kompresija je mala, ima smisla ovaj proces smatrati pomicanjem nekih točaka tijela u odnosu na druge.

A pošto je pitanje isključivo zabrinjavajuće, znači da će se mehaničari time pozabaviti.

Hookeov zakon i uvjet za njegovu primjenu

Godine 1660. poznati engleski naučnik Robert Hooke otkrio je fenomen koji se može koristiti za mehanički opisivanje procesa deformacije.

Da bismo razumeli pod kojim uslovima je ispunjen Hukov zakon, Ograničavamo se na dvije opcije:

  • srijeda;
  • sila.

Postoje takvi mediji (na primjer, plinovi, tekućine, posebno viskozne tekućine bliske čvrstom stanju ili, obrnuto, vrlo fluidne tekućine) za koje je nemoguće mehanički opisati proces. I obrnuto, postoje takve sredine u kojima, uz dovoljno velike sile, mehanika prestaje da "radi".

Bitan! Na pitanje: "Pod kojim uslovima je ispunjen Hookeov zakon?", može se dati definitivan odgovor: "Za male deformacije."

Hookeov zakon, definicija: Deformacija koja se javlja u tijelu direktno je proporcionalna sili koja uzrokuje tu deformaciju.

Naravno, ova definicija implicira da:

  • kompresija ili napetost je mala;
  • predmet je elastičan;
  • sastoji se od materijala u kojem nema nelinearnih procesa kao rezultat kompresije ili napetosti.

Hookeov zakon u matematičkom obliku

Hookeova formulacija, koju smo dali gore, omogućava da je zapišemo u sljedećem obliku:

gdje je promjena dužine tijela uslijed kompresije ili napetosti, F sila koja djeluje na tijelo i uzrokuje deformaciju (sila elastičnosti), k je koeficijent elastičnosti, mjeren u N/m.

Treba imati na umu da je Hookeov zakon vrijedi samo za male dijelove.

Također napominjemo da ima isti oblik pod napetosti i kompresijom. S obzirom da je sila vektorska veličina i ima smjer, tada će u slučaju kompresije sljedeća formula biti preciznija:

Ali opet, sve ovisi o tome gdje će os biti usmjerena, u odnosu na koju mjerite.

Koja je osnovna razlika između kompresije i istezanja? Ništa ako je beznačajno.

Stepen primenljivosti može se posmatrati u sledećem obliku:

Hajde da pogledamo grafikon. Kao što vidite, uz male napetosti (prva četvrtina koordinata) dugo vremena sila sa koordinatom ima linearna veza(crvena linija), ali tada stvarna zavisnost (isprekidana linija) postaje nelinearna i zakon prestaje da važi. U praksi se to odražava tako jakim rastezanjem da se opruga prestaje vraćati u prvobitni položaj i gubi svoja svojstva. Sa više istezanja dolazi do loma i struktura se urušava materijal.

Sa malim kompresijama (treća četvrtina koordinata) dugo vremena sila sa koordinatama ima i linearan odnos (crvena linija), ali onda stvarna zavisnost (isprekidana linija) postaje nelinearna i sve ponovo prestaje biti ispunjen. U praksi se to odražava tako jakom kompresijom da toplina počinje da zrači a opruga gubi svojstva. Uz još veću kompresiju, zavojnice opruge se "slijepe" i ona se počinje deformirati okomito, a zatim se potpuno topi.

Kao što vidite, formula koja izražava zakon omogućava vam da pronađete silu, znajući promjenu dužine tijela, ili, znajući silu elastičnosti, izmjerite promjenu dužine:

Također, u nekim slučajevima možete pronaći koeficijent elastičnosti. Da biste razumjeli kako se to radi, razmotrite primjer zadatka:

Na oprugu je spojen dinamometar. Istegnuta je, primjenjujući silu od 20, zbog čega je počela imati dužinu od 1 metar. Zatim su je pustili, sačekali da vibracije prestanu i vratila se u svoje normalno stanje. U normalnom stanju, njegova dužina je bila 87,5 centimetara. Pokušajmo saznati od kojeg materijala je opruga napravljena.

Pronađite brojčanu vrijednost deformacije opruge:

Odavde možemo izraziti vrijednost koeficijenta:

Nakon što pogledamo tabelu, možemo utvrditi da ovaj indikator odgovara opružnom čeliku.

Problem sa koeficijentom elastičnosti

Fizika je, kao što znate, veoma precizna nauka, štaviše, toliko je precizna da je stvorila čitave primenjene nauke koje mere greške. Kao standard nepokolebljive preciznosti, ne može sebi priuštiti da bude nespretna.

Praksa pokazuje da linearna zavisnost koju smo razmatrali nije ništa drugo do Hookeov zakon za tanak i rastezljiv štap. Samo kao izuzetak može se koristiti za opruge, ali i to je nepoželjno.

Ispada da je koeficijent k varijabla, što zavisi ne samo od materijala od kojeg je telo napravljeno, već i od prečnika i njegovih linearnih dimenzija.

Iz tog razloga, naši zaključci zahtijevaju pojašnjenje i razvoj, inače, formula:

ne može se nazvati drugačije nego odnosom između tri varijable.

Youngov modul

Pokušajmo odrediti koeficijent elastičnosti. Ovaj parametar, kako smo saznali, zavisi od tri veličine:

  • materijal (koji nam sasvim odgovara);
  • dužina L (što ukazuje na njegovu zavisnost od);
  • područje S.

Bitan! Dakle, ako od koeficijenta nekako „odvojimo“ dužinu L i površinu S, onda ćemo dobiti koeficijent koji u potpunosti zavisi od materijala.

šta znamo:

  • kako više površine presjeku tijela, veći je koeficijent k, a zavisnost je linearna;
  • što je dužina tijela duža, to je manji koeficijent k, a ovisnost je obrnuto proporcionalna.

Dakle, možemo napisati koeficijent elastičnosti na ovaj način:

gdje je E novi koeficijent, koji sada točno ovisi isključivo o vrsti materijala.

Hajde da uvedemo koncept "relativnog izduženja":

Treba priznati da je ova vrijednost značajnija od , jer odražava ne samo koliko se opruga stisnula ili istegnula, već i koliko se puta to dogodilo.

Pošto smo već „stavili u igru“ S, uvest ćemo pojam normalnog naprezanja, koji se piše na sljedeći način:

Bitan! Normalno naprezanje je udio sile deformacije po elementu površine poprečnog presjeka.

Hookeov zakon i elastične deformacije

Zaključak

Formuliramo Hookeov zakon za napetost i kompresiju: pri malim kompresijama, normalno naprezanje je direktno proporcionalno relativnom izduženju.

Koeficijent E se naziva Youngov modul i ovisi isključivo o materijalu.

Sva tijela u blizini Zemlje su pod utjecajem njene privlačnosti. Pod uticajem gravitacije, kapi kiše, pahulje, lišće otkinuto sa grana padaju na Zemlju.

Ali kada isti snijeg leži na krovu, i dalje ga privlači Zemlja, ali ne pada kroz krov, već ostaje u mirovanju. Šta ga sprečava da padne? Krov. Na snijeg djeluje silom jednakom gravitaciji, ali usmjerenom u suprotnom smjeru. Kakva je ovo moć?

Slika 34, a prikazuje dasku koja leži na dva stalka. Ako se uteg postavi u njegovu sredinu, tada će se pod uticajem gravitacije uteg početi kretati, ali će se nakon nekog vremena, savijajući dasku, zaustaviti (Sl. 34, b). U ovom slučaju, sila gravitacije će biti uravnotežena silom koja djeluje na težinu sa strane zakrivljene ploče i usmjerena je okomito prema gore. Ova sila se zove elastična sila. Elastična sila nastaje tokom deformacije. Deformacija je promjena oblika ili veličine tijela. Jedna vrsta deformacije je savijanje. Što se oslonac više savija, to više snage elastičnost koja djeluje iz ove potpore na tijelo. Prije nego što je tijelo (težina) postavljeno na dasku, ova sila je izostala. Kako se težina kretala, koja je sve više savijala svoj oslonac, povećavala se i elastična sila. U trenutku kada se težina zaustavi, sila elastičnosti je dostigla silu gravitacije i njena rezultanta je postala jednaka nuli.

Ako se na oslonac stavi dovoljno lagan predmet, tada se njegova deformacija može pokazati tako neznatnom da nećemo primijetiti nikakvu promjenu u obliku nosača. Ali deformacija će i dalje biti! A zajedno s njom djelovat će i elastična sila koja sprječava pad tijela koje se nalazi na ovom osloncu. U takvim slučajevima (kada je deformacija tijela neprimjetna i promjena veličine oslonca se može zanemariti) elastična sila se naziva snaga reakcije podrške.

Ako se umjesto oslonca koristi neka vrsta ovjesa (konac, uže, žica, šipka, itd.), tada se predmet pričvršćen za njega također može držati u mirovanju. Sila gravitacije ovdje će također biti uravnotežena suprotno usmjerenom silom elastičnosti. U ovom slučaju, elastična sila nastaje zbog činjenice da se ovjes rasteže pod djelovanjem opterećenja pričvršćenog na njega. istezanje druga vrsta distorzije.

Sila elastičnosti nastaje i kada kompresija. Ona je ta koja čini da se komprimirana opruga ispravi i gurne tijelo koje je pričvršćeno za nju (vidi sliku 27, b).

Veliki doprinos proučavanju sile elastičnosti dao je engleski naučnik R. Hooke. 1660. godine, kada je imao 25 ​​godina, uspostavio je zakon koji je kasnije nazvan po njemu. Hookeov zakon kaže:

Sila elastičnosti koja se javlja kada se tijelo rasteže ili stisne proporcionalna je njegovom istezanju.

Ako se istezanje tijela, odnosno promjena njegove dužine, označi sa x, a elastična sila sa F kontrolom, tada se Hookeovom zakonu može dati sljedeći matematički oblik:

F kontrola \u003d kx,

gdje je k faktor proporcionalnosti, tzv rigidnost tijelo. Svako tijelo ima svoju krutost. Što je veća krutost tijela (opruge, žice, šipke, itd.), to manje mijenja svoju dužinu pod djelovanjem date sile.

SI jedinica krutosti je njutna po metru(1 N/m).

Nakon niza eksperimenata koji su potvrdili ovaj zakon, Hooke je odbio da ga objavi. Stoga, dugo vremena niko nije znao za njegovo otkriće. Čak i nakon 16 godina, još uvijek ne vjerujući svojim kolegama, Hooke je u jednoj od svojih knjiga dao samo šifriranu formulaciju (anagram) svog zakona. Pogledala je

Nakon što je dvije godine čekao da konkurenti potvrde svoja otkrića, konačno je dešifrirao svoj zakon. Anagram je dešifrovan na sledeći način:

ut tensio, sic vis

(što na latinskom znači: šta je napetost, takva je i sila). "Snaga svake opruge," napisao je Hooke, "proporcionalna je njenom istezanju."

Hooke je proučavao elastična deformacije. Ovo je naziv za deformacije koje nestaju nakon prestanka vanjskog utjecaja. Ako se, na primjer, opruga malo rastegne, a zatim otpusti, ona će se vratiti u prvobitni oblik. Ali ista se opruga može toliko istegnuti da će, nakon što je otpuštena, ostati istegnuta. Deformacije koje ne nestaju nakon prestanka vanjskog utjecaja nazivaju se plastika.

Plastične deformacije se koriste u modeliranju od plastelina i gline, u obradi metala - kovanju, štancanju itd.

Za plastične deformacije, Hookeov zakon nije zadovoljen.

U davna vremena, elastična svojstva nekih materijala (posebno drveta kao što je tisa) omogućila su našim precima da izume luk - ručno oružje, dizajniran za bacanje strela uz pomoć elastične sile istegnute tetive.

Pojavivši se prije oko 12 hiljada godina, luk postoji već dugi niz stoljeća kao glavno oružje gotovo svih plemena i naroda svijeta. Prije pronalaska vatreno oružje luk je bio najefikasnije borbeno oružje. Engleski strijelci su mogli ispucati do 14 strelica u minuti, što je, uz masovnu upotrebu lukova u borbi, stvorilo čitav oblak strelica. Na primjer, broj strela ispaljenih u bici kod Agincourt-a (tokom Stogodišnjeg rata) bio je otprilike 6 miliona!

Široka upotreba ovog strašnog oružja u srednjem vijeku izazvala je opravdan protest kod određenim krugovima društvo. Godine 1139. Lateranski (crkveni) sabor, koji se sastao u Rimu, zabranio je upotrebu ovog oružja protiv kršćana. Međutim, borba za "razoružanje luka" nije bila uspješna, a luk kao vojno oružje ljudi su ga koristili još pet stotina godina.

Poboljšanje dizajna luka i stvaranje samostrela (samostrela) doveli su do činjenice da su strijele ispaljene iz njih počele probijati bilo koji oklop. Ali vojne nauke nije stajao mirno. I u XVII veku. luk je zamijenjen vatrenim oružjem.

Danas je streličarstvo samo jedan od sportova.

1. U kojim slučajevima nastaje sila elastičnosti? 2. Šta se zove deformacija? Navedite primjere deformacija. 3. Formulirajte Hookeov zakon. 4. Šta je tvrdoća? 5. Po čemu se elastične deformacije razlikuju od plastičnih?

DEFINICIJA

Deformacije sve promjene oblika, veličine i volumena tijela nazivaju se. Deformacija određuje konačni rezultat kretanja dijelova tijela jedan u odnosu na drugi.

DEFINICIJA

Elastične deformacije nazivaju se deformacije koje potpuno nestaju nakon uklanjanja vanjskih sila.

Plastične deformacije nazivaju se deformacije koje se u potpunosti ili djelimično očuvaju nakon prestanka djelovanja vanjskih sila.

Sposobnost elastične i plastične deformacije ovisi o prirodi tvari od koje se tijelo sastoji, uvjetima u kojima se nalazi; načini izrade. Na primjer, ako uzmete različite vrste željeza ili čelika, tada u njima možete pronaći potpuno različita elastična i plastična svojstva. Na uobičajenim sobnim temperaturama, željezo je vrlo mekan, duktilan materijal; Kaljeni čelik, s druge strane, je tvrd, elastičan materijal. Plastičnost mnogih materijala uvjet je za njihovu obradu, za izradu potrebnih dijelova od njih. Stoga se smatra jednim od najvažnijih tehničkih svojstava čvrste tvari.

Kada se čvrsto tijelo deformira, čestice (atomi, molekuli ili ioni) se pomiču iz svojih prvobitnih ravnotežnih položaja u nove položaje. U ovom slučaju se mijenjaju interakcije sila između pojedinačnih čestica tijela. Kao rezultat toga, u deformiranom tijelu, unutrašnje sile sprečavanje njegove deformacije.

Postoje vlačne (kompresijske), smične, savijajuće i torzione deformacije.

elastične sile

DEFINICIJA

elastične sile su sile koje nastaju u tijelu prilikom njegove elastične deformacije i usmjerene su u smjeru suprotnom od pomicanja čestica pri deformaciji.

Sile elastičnosti su elektromagnetne prirode. One sprječavaju deformacije i usmjerene su okomito na dodirnu površinu tijela u interakciji, a ako takva tijela kao što su opruge i niti međusobno djeluju, tada su elastične sile usmjerene duž njihove ose.

Sila elastičnosti koja djeluje na tijelo sa strane oslonca često se naziva reakcijska sila oslonca.

DEFINICIJA

Vlačna deformacija (linearna deformacija)- ovo je deformacija u kojoj se mijenja samo jedna linearna dimenzija tijela. Njegove kvantitativne karakteristike su apsolutno i relativno istezanje.

Apsolutno izduženje:

gdje su i dužine tijela u deformiranom i nedeformisanom stanju, respektivno.

Relativna ekstenzija:

Hookeov zakon

Male i kratkotrajne deformacije sa dovoljnim stepenom tačnosti mogu se smatrati elastičnim. Za takve deformacije vrijedi Hookeov zakon:

gdje je projekcija sile na osu krutost tijela, ovisno o dimenzijama tijela i materijalu od kojeg je napravljeno, jedinica krutosti u SI sistemu N/m.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte Opruga krutosti N/m u neopterećenom stanju ima dužinu od 25 cm Kolika će biti dužina opruge ako se na nju okači teret od 2 kg?
Rješenje Hajde da napravimo crtež.

Na teret okačen na oprugu djeluje i elastična sila.

Projektovanjem ove vektorske jednakosti na koordinatnu osu, dobijamo:

Prema Hookeovom zakonu, elastična sila je:

tako da možete napisati:

odakle je dužina deformisane opruge:

Pretvorimo u SI sistem vrijednost dužine nedeformisane opruge cm m.

Zamjenom numeričkih vrijednosti fizičkih veličina u formulu, izračunavamo:

Odgovori Dužina deformisane opruge biće 29 cm.

PRIMJER 2

Vježbajte Tijelo mase 3 kg pomiče se po horizontalnoj površini uz pomoć opruge krutosti N/m. Koliko će se opruga izdužiti ako je pod njenim dejstvom na ravnomerno ubrzano kretanje za 10 s brzina tijela se promijenila od 0 do 20 m/s? Zanemarite trenje.
Rješenje Hajde da napravimo crtež.

Na tijelo djeluje sila reakcije oslonca i elastična sila opruge.

Elastične sile i deformacije

Definicija 1

Sila koja nastaje u tijelu kao rezultat njegove deformacije i teži da ga vrati u početno stanje naziva se sila elastičnosti.

Sva tijela materijalnog sveta podložan raznim vrstama deformacija. Deformacije nastaju zbog kretanja i, kao rezultat, promjene položaja čestica tijela jedna u odnosu na drugu. Prema stepenu reverzibilnosti razlikujemo:

  • elastične ili reverzibilne deformacije;
  • plastične (rezidualne) ili nepovratne deformacije.

U slučajevima kada tijelo, nakon završetka djelovanja sila koje dovode do deformacije, vraća svoje izvorne parametre, deformacija se naziva elastična.

Treba napomenuti da tijekom elastične deformacije djelovanje vanjske sile na tijelo ne prelazi granicu elastičnosti. Dakle, elastične sile kompenziraju vanjski utjecaj na tijelo.

Inače, deformacija je plastična ili trajna. Tijelo koje je bilo izloženo ovakvom udaru ne vraća svoju prvobitnu veličinu i oblik.

Elastične sile koje nastaju u tijelima nisu u stanju u potpunosti uravnotežiti sile koje uzrokuju plastičnu deformaciju.

Općenito, postoji nekoliko jednostavnih deformacija:

  • istezanje (kompresija);
  • bend;
  • pomak;
  • torzija.

U pravilu, deformacije su često kombinacija više prikazanih vrsta djelovanja, što omogućava da se sve deformacije svedu na dva najčešća tipa, a to su zatezanje i smicanje.

Karakteristike elastičnih sila

Modul elastične sile koja djeluje po jedinici površine je fizička količina, nazvan stres (mehanički).

Mehaničko naprezanje, ovisno o smjeru primjene sile, može biti:

  • normalna (usmjerena duž normale na površinu, $σ$);
  • tangencijalno (usmjereno tangencijalno na površinu, $τ$).

Napomena 1

Stepen deformacije karakteriše kvantitativna mjera - relativna deformacija.

Tako se, na primjer, relativna promjena dužine štapa može opisati formulom:

$ε=\frac(\Delta l)(l)$,

i relativna uzdužna napetost (kompresija):

$ε’=\frac(\Delta d)(d)$, gdje je:

$l$ je dužina, a $d$ je prečnik štapa.

Deformacije $ε$ i $ε'$ odvijaju se istovremeno i imaju suprotne predznake, zbog činjenice da je pri zatezanju promjena dužine tijela pozitivna, a promjena prečnika negativna; u slučajevima sa kompresijom tijela, znakovi su obrnuti. Njihov odnos je opisan formulom:

Ovdje je $μ$ Poissonov omjer, koji ovisi o svojstvima materijala.

Hookeov zakon

Po svojoj prirodi, elastične sile su elektromagnetne, a ne fundamentalne sile, pa se stoga opisuju približnim formulama.

Dakle, empirijski je utvrđeno da su za male deformacije relativno istezanje i napon proporcionalni, tj.

Ovdje je $E$ koeficijent proporcionalnosti, koji se još naziva i Youngov modul. On poprima vrijednost pri kojoj je relativno elongacija jednaka jedan. Youngov modul se mjeri u njutnima po kvadratnom metru(Paskali).

Prema Hookeovom zakonu, izduženje štapa pod elastičnom deformacijom proporcionalno je sili koja djeluje na štap, ili:

$F=\frac(ES)(l)\Delta l=k\Delta l$

Vrijednost $k$ naziva se koeficijent elastičnosti.

Deformacija čvrste materije opisuje Hookeov zakon samo dok se ne dostigne granica proporcionalnosti. S povećanjem naprezanja deformacija prestaje biti linearna, ali do postizanja granice elastičnosti ne dolazi do zaostalih deformacija. Dakle, Hookeov zakon vrijedi samo za elastične deformacije.

Plastična deformacija

Daljnjim povećanjem djelujućih sila dolazi do zaostalih deformacija.

Definicija 2

Vrijednost mehaničkog naprezanja pri kojem dolazi do primjetne preostale deformacije naziva se granica tečenja ($σt$).

Dalje, stepen deformacije raste bez povećanja naprezanja sve dok se ne postigne krajnja čvrstoća ($σr$), kada se tijelo uništi. Ako grafički prikažemo povratak tijela u prvobitno stanje, tada će se područje između tačaka $σt$ i $σr$ zvati područje tečenja (područje plastične deformacije). Ovisno o veličini ove površine, svi materijali se dijele na viskozne, kod kojih je površina popuštanja značajna, i krte, kod kojih je površina popuštanja minimalna.

Imajte na umu da smo prije razmatrali učinak sila primijenjenih duž normale na površinu. Ako spoljne sile nanesene tangencijalno, dolazi do posmične deformacije. U tom slučaju u svakoj tački tijela nastaje tangencijalni napon, određen modulom sile po jedinici površine, ili:

$τ=\frac(F)(S)$.

Relativni pomak se, zauzvrat, može izračunati po formuli:

$γ=\frac(1)(G)τ$, gdje je $G$ modul smicanja.

Modul smicanja uzima vrijednost tangencijalnog naprezanja pri kojoj je vrijednost posmika jednaka jedan; $G$ se mjeri na isti način kao i napon, u paskalima.