Сила упругости. Закон Гука

Нам, известно, что в том случае, когда после прекращения действия силы, тело восстанавливает исходные форму и размеры, то происходит упругая деформация. Возникает естественный вопрос: под действием каких сил деформированное тело восстанавливает свои исходные формы и размеры?

Чтобы ответить на этот вопрос необходимо рассмотреть внутреннее строение тела.

Все тела состоят из молекул и атомов, взаимодействие между которыми осуществляется посредством электромагнитных сил. Атомы в твердых телах располагаются на таких расстояниях друг от друга, на которых действие сил притяжения и отталкивания между ними компенсируется. Это взаимодействие возможно на очень малом расстоянии, которое соизмеримо с размером атомов (вспомните опыт со слипающимися цилиндрами из свинца). Незначительное изменение расстояния между атомами приводит к тому, что действие сил отталкивания и притяжения не будет компенсироваться и какая-то из этих сил начнет преобладать. Из-за этого внутри тела возникнет сила, стремящаяся восстановить исходные расстояния между атомами в теле, а, следовательно, и начальную форму тела. Эта сила называется силой упругости. Совершенно ясно, что природа этой силы электромагнитная.

Если подействовать на упругий стержень, длина которого в недеформированном состоянии l_о, силой F, то незначительное изменение расстояния между атомами, равное , может привести к заметному удлинению всего стержня , которое можно измерить (рис.4.30).

Разность (4.18) называется абсолютным удлинением.

Английский физик Роберт Гук экспериментально установил, что при незначительных деформациях тела: