物體的形變與彈力

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彈力,又稱(chēng)彈性力。當(dāng)物體受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí),在物體內(nèi)部即產(chǎn)生一種抗拒形變力圖使物體恢復(fù)原來(lái)形狀的力,這種力就叫做彈力。

彈力產(chǎn)生于直接接觸的物體之間,并且以物體產(chǎn)生彈性形變?yōu)橄葲Q條件。所以,凡是相互接觸而且發(fā)生彈性形變的物體之間都存在著彈力的相互作用。同時(shí),由于產(chǎn)生形變,物體內(nèi)部各部分之間也存在著彈力相互作用。

物體的形變是多種多樣的,所以產(chǎn)生的彈力也以各種不同形式表現(xiàn)出來(lái)。我們平時(shí)所說(shuō)的壓力、支持力、拉力、推力、張力等等,這些名稱(chēng)是從力的作用效果而加以區(qū)分的,它們的實(shí)質(zhì)都是由于物體發(fā)生形變而產(chǎn)生的,所以這些力實(shí)質(zhì)上都是彈力。

 

當(dāng)物體發(fā)生形變時(shí),它的內(nèi)部產(chǎn)生的彈力一般是不相等的。例如,在圖中,在外力F的作用下,繩索同物體一起以加速度a運(yùn)動(dòng)。設(shè)繩索中c 點(diǎn)與d點(diǎn)之間的繩的質(zhì)量為m,c、d兩點(diǎn)處受到Bc 段和dA段繩的作用發(fā)生形變而產(chǎn)生的張力為T(mén)c 和Td 。根據(jù)牛頓第二定律得到Td一Tc=ma,即Td=Tc十ma。這個(gè)式子說(shuō)明,繩索中的彈力(即張力)在各點(diǎn)是不相等的。在中學(xué)物理中,為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,認(rèn)為繩索中各點(diǎn)張力大小都相等,這樣考慮的條件是必須忽略繩索的質(zhì)量,即m繩= 0。

在彈性限度內(nèi),彈力的大小跟形變成正比;達(dá)到平衡時(shí),彈力大小等于引起形變的外力。彈力的方向就兩個(gè)物體之間來(lái)說(shuō),總是跟引起形變的作用力的方向相反。兩個(gè)堅(jiān)硬物體之間由于拉伸或壓縮形變產(chǎn)生的彈力,其方向垂直于接觸面,并且與形變的趨向相反;繩索等柔軟物體與其他物體之間由于拉伸形變而產(chǎn)生的彈力,其方向沿柔軟物體本身,也和形變的趨向相反。

下面分析一下彈力產(chǎn)生的原因。在彈性限度內(nèi),物體受到外力作用發(fā)生形變時(shí),物質(zhì)的分子之間要發(fā)生相對(duì)位移,這時(shí),分子間的引力與斥力的平衡狀態(tài)被破壞。當(dāng)對(duì)物體施加壓力時(shí),分子之間的距離變小,斥力較引力增加得快,分子之間斥力作用占優(yōu)勢(shì),物體就表現(xiàn)出彈性壓力;如果對(duì)物體施加拉力,就會(huì)增大分子之間的距離,此時(shí)引力比斥力增加得快.分子間引力作用占優(yōu)勢(shì),物體就表現(xiàn)出彈性張力。當(dāng)外力撤去后,正是這種引力或斥力作用.使物體恢復(fù)原來(lái)的形狀。


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