Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна абсолютному удлинению, и направлена в сторону, противоположную деформации, т.е

(4.19)

Это называется законом Гука.

Вставка о Гуке с фотографией.4.29

Абсолютное удлинение часто обозначают буквой х, поэтому закон Гука записывается и так:

(4.20)

Величина k в формулах (4.19) и (4.20) называется коэффициентом упругости или жесткостью. Он характеризует упругие свойства тела и зависит от рода материала тела, от его длины и сечения.

Единицей измерения коэффициента жесткости является .

Робертом Гуком, исходя из результатов эксперимента, была построена зависимость силы упругости от величины абсолютного удлинения (рис4.31).

Рис.4.31

Из графика видно, что зависимость эта линейная.

Используя линейную зависимость силы упругости от деформации можно изготовить прибор для измерения силы.

Динамометром (от латинских слов «динамис» - сила и «метрео» - измерять) называется прибор, предназначенный для измерения силы.

Школьный динамометр состоит из пластмассового корпуса, к которому прикреплена стальная пружина с указателем и крючком. На корпусе нанесена шкала в делениями от 0 до 4 Н.

Действие динамометра основано на уравновешивании силы, которую мы измеряем, силой упругости пружины.

Для того, чтобы верно производить измерения с помощью динамометра, необходимо проградуировать его шкалу, т.е. снабдить его шкалой с делениями. Делается это так: на корпус наклеивается лист белой бумаги, на котором отмечают положение указателя при нерастянутой пружине – это 0 Н. Затем пружину растягивают, действуя на нее силой 1 Н, и отмечают новое положение указателя, возле которого ставят цифру 1. Приложив к пружине силу 2 Н, растягивают ее еще больше и возле нового положения указателя ставят цифру 2 и т.д. Разделив расстояние между отметками 0 и 1, 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 на десять равных частей, получают деления, соответствующие 0,1 Н. Такое построение шкалы возможно благодаря закону Гука, из которого следует, что сила упругости пружины увеличивается во столько же раз, во сколько увеличивается ее удлинение.

Рис.4.32 (школьный динамометр)

Кроме школьного динамометра существуют ручные динамометры (для измерения мускульной силы рук), тяговые динамометры (для измерения силы тяги).

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие силы называются упругими?

2. Как возникают силы упругости?

3. Что называют абсолютным удлинением?

4. Сформулируйте закон Гука.

5. Каков физический смысл коэффициента упругости?

6. Изобразите графически зависимость силы упругости, возникающей в пружине жесткостью 120 Н/м от величины абсолютной деформации.

7. Напишите реферат или сделайте сообщение о жизни и исследованиях английского физика Роберта Гука.

8. Каково назначение динамометра?

9. Как устроен школьный динамометр?

10. Как производят градуировку динамометра?

11. К динамометру подвесили груз массой 200 г. Какими будут показания динамометра?