Что нужно знать
Сила упругости — это сила, возникающая при деформации тела и направленная противоположно смещению его частей. Деформация — это изменение формы или размеров тела под действием внешней силы. Сила упругости возникает, например, при растяжении или сжатии пружины, сгибании линейки или растяжении резинового жгута. Она стремится вернуть телу первоначальную форму и размеры. Чем больше растяжение или сжатие пружины, тем больше сила упругости, если не превышен предел упругой деформации. Силу упругости измеряют в ньютонах (Н), а её обозначают буквой F. Для расчёта силы упругости пружины используют формулу F = k · x, где k — жёсткость пружины (Н/м), x — изменение её длины (м). Например, растянутая пружина или резинка стремится вернуться к первоначальной длине. Типичная ошибка учеников — считать, что сила упругости направлена в ту же сторону, что и растяжение, хотя она всегда направлена противоположно деформации.
Тест: 12 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называется силой упругости?
- Сила, возникающая при движении тела по поверхности
- Сила, с которой Земля притягивает тело
- Сила, с которой тело действует на опору вследствие притяжения Землёй
- Сила, возникающая при деформации тела и направленная противоположно ей
Сила упругости появляется при изменении формы или размеров тела и стремится вернуть его в первоначальное состояние.
2. В каких единицах измеряется сила упругости в Международной системе единиц (СИ)?
- В ньютонах (Н)
- В метрах (м)
- В паскалях (Па)
- В килограммах (кг)
Сила упругости является силой, поэтому, как и другие силы, измеряется в ньютонах.
3. В каком случае возникает сила упругости?
- При равномерном движении тела по прямой без деформации
- При растяжении или сжатии пружины
- При нагревании неподвижного тела без изменения его формы
- При свободном падении тела без сопротивления воздуха
Растяжение и сжатие изменяют форму и размеры пружины, поэтому возникает сила упругости.
4. Как направлена сила упругости при растяжении пружины?
- Перпендикулярно направлению растяжения
- Всегда вертикально вниз
- Противоположно направлению растяжения
- В направлении растяжения
Сила упругости стремится вернуть пружину к первоначальной длине, поэтому направлена противоположно растяжению.
5. Как изменяется сила упругости пружины при увеличении её растяжения в несколько раз, если предел упругой деформации не превышен?
- Всегда становится равной нулю
- Уменьшается во столько же раз
- Не изменяется
- Увеличивается во столько же раз
Согласно закону Гука, сила упругости пружины прямо пропорциональна её удлинению.
6. Как называется физическая величина, характеризующая упругие свойства пружины?
- Жёсткость
- Скорость
- Плотность
- Масса
Жёсткость показывает, насколько сильно пружина сопротивляется деформации. Она обозначается буквой k и измеряется в Н/м.
7. Пружину растянули на 2 см. Какое изменение её длины произошло в метрах?
1 см = 0,01 м, поэтому 2 см = 2 · 0,01 = 0,02 м.
8. Жёсткость пружины равна 100 Н/м, а её удлинение составляет 0,02 м. Чему равна сила упругости?
По формуле F = k · x: F = 100 · 0,02 = 2 Н.
9. Сила упругости пружины равна 6 Н, а её жёсткость составляет 200 Н/м. На сколько растянута пружина?
Из формулы F = k · x получаем x = F / k. x = 6 / 200 = 0,03 м.
10. Пружину растянули на 5 см, при этом возникла сила упругости 10 Н. Чему равна жёсткость пружины?
- 200 Н/м
- 2 Н/м
- 50 Н/м
- 500 Н/м
Переведём удлинение в метры: 5 см = 0,05 м. По формуле k = F / x получаем k = 10 / 0,05 = 200 Н/м.
11. Какой пример из повседневной жизни связан с действием силы упругости?
- Лампа излучает свет при включении
- Растянутая резинка стремится вернуться к первоначальной длине
- Камень падает на землю под действием силы тяжести
- Вода испаряется с поверхности лужи
При растяжении резинки возникает сила упругости, которая стремится восстановить её первоначальную форму и размеры.
12. Жёсткость одной пружины равна 100 Н/м, а другой — 300 Н/м. Обе пружины растянули на одинаковую длину 0,01 м. Какое утверждение верно?
- Силы упругости обеих пружин одинаковы
- Сила упругости первой пружины в 3 раза больше
- Сила упругости второй пружины в 3 раза больше
- Сила упругости второй пружины в 3 раза меньше
По формуле F = k · x: для первой пружины F₁ = 100 · 0,01 = 1 Н, для второй F₂ = 300 · 0,01 = 3 Н. Следовательно, сила упругости второй пружины в 3 раза больше.