Деформация тела, испытывающего ускорение

Рассмотрим картину деформаций в теле, на которое со стороны другого тела в результате непосредственного соприкосновения действует сила упругости.

Силы упругости, действующие со стороны ускоряющего тела, не могут мгновенно сообщить ускорение внутренним частям ускоряемого тела. Значит, ускоряемое тело может начать двигаться как целое только после того, как внутри него возникнут деформации, а вместе с ними – и силы упругости, которые сообщат внутренним частям тела требуемое ускорение. Таким образом, тело, движущееся с ускорением, во всём объёме окажется деформированным.

Чтобы выяснить, какое распределение деформаций получается в ускоряемом теле, рассмотрим пример пружины. Пусть сила приложена к одному из концов пружины (см. рисунок). Ускорение всех частей пружины одно и то же. Чем ближе точка мысленного разреза оказывается к месту приложения силы, тем большей части пружины она должна сообщить ускорение. Поэтому наибольшая деформация и наибольшая сила упругости появятся в точке приложения силы.

Распределение деформаций в пружине

Все тела способны деформироваться только до известного предела. Когда этот предел достигнут, тело разрушается. Чтобы смягчить действие ударов и избежать разрывов и разрушений при резком изменении скорости, нужно применять амортизаторы. Например, в подъёмных кранах между стальным тросом и крюком ставят специальную пружину, которая может значительно удлиняться, не разрываясь, и таким образом предохраняет трос от разрыва. Хрупкие тела (например, стеклянные предметы) разрушаются при падении на твёрдый пол благодаря такому же механизму деформаций. При падении происходит резкое уменьшение скорости той части тела, которая коснулась пола, и в теле возникает деформация. А так как хрупкие тела выдерживают без разрушения только небольшие деформации, то предмет разбивается. При перевозке хрупких предметов их часто укладывают в стружку.

Вопросы и задания к тексту

1. К бруску приложена «толкающая» сила $\vec{F}$ (см. рисунок). В какой из указанных точек будет наблюдаться максимальная деформация?

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

Нажмите, чтобы увидеть решение

Цитата из текста: «Поэтому наибольшая деформация и наибольшая сила упругости появятся в точке приложения силы.» 

Ответ: 1

[свернуть]

2. Амортизатор – это

1) прибор для измерения степени растяжения троса
2) прибор для измерения ускорения тела
3) устройство (приспособление), которое служит для придания телу большего ускорения
4) устройство (приспособление), смягчающее действие толчков или ударов в машинах

Нажмите, чтобы увидеть решение

Цитата из текста: «Чтобы смягчить действие ударов и избежать разрывов и разрушений при резком изменении скорости, нужно применять амортизаторы.»

Ответ: 4

[свернуть]

3. Тяжёлый груз подвешен на нити (см. рисунок). Снизу к грузу прикреплена нить той же прочности. Какая из нитей (верхняя или нижняя) оборвётся, если медленно тянуть нижнюю нить? Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Поскольку наибольшая деформация наблюдается в точке приложения силы, то нижняя часть нити будет деформироваться в больше, чем верхняя, значит она оборвется.

[свернуть]