§ 17. Деформація тіл   
Однією з ознак твердих тіл є властивість зберігати свою форму тривалий час. Проте така властивість спостерігається лише тоді, коли на тіло не діють інші тіла. А взаємодіючи з іншими тілами, вони змінюють свою форму. Ця зміна не завжди помітна, але вона завжди існує.
Що таке деформація
Явище деформації підлягає дії певних законів. Один з таких      законів можна проілюструвати в досліді. Підвісимо на штативі гумову нитку і виміряємо її довжину. Підвісимо до нитки важок певної маси.  Зміну форми чи різної маси і побачимо, що він почне  опускатися вниз, розтягуючи нитку. Швидкість його буде зменшуватися і він врешті-решт зупиниться, а довжина нитки буде більша за початкову. За результатами досліду можна зробити висновок, Силу, яка виникає що при деформації нитки виникла при деформації, називають силою пружності.   

Як розрахувати силу пружності
Силу пружності можна розрахувати, якщо відома деформація тіла.
У попередньому досліді додамо ще один важок. Нитка розтягнеться більше. Якщо виміряємо зміну довжини нитки для Цього випадку, то помітимо, що вона стала вдвічі більшою, ніж
 
Така закономірність властива для всіх  випадків незначної деформації тіл і відображає дію закону Гука.
Який зміст закону Гука Математично ця залежність записується так:
 
Тут F - сила пружності; \l - деформація тіла; k - коефіцієнт пружності.
Сила пружності пропорційна деформації тіла і спрямована завжди в протилежному до деформації напрямі.

На ньому залежність сили пружності   від   деформації   зображена прямою лінією, оскільки сила пропорційна деформації. На малюнку показано залежність сили  пружності від деформації для двох різних тіл. Графіки є прямими лініями, але мають різний нахил, що свідчить про різне значення коефіцієнта пружності для різних тіл.
 
Закон Гука справедливий для таких деформацій, після яких тіло знову набуває попередніх розмірів і форми. Такі деформації називають пружними.

Яка природа сил пружності
Сила пружності пропорційна деформації
Виникнення сили пружності пов'язане із силами взаємодії між молекулами. При деформації змінюється відстань між молекулами, а тому переважають або сили притягання (при розтягуванні тіла), або сили відштовхування (при стисканні тіла).
Сили пружності враховують і використовують в різних технічних пристроях і машинах. Автомобілі, залізничні вагони, мотоцикли та інші транспортні засоби мають ресори. їх застосування дає змогу зробити рух значно плавнішим, оскільки наїзд колеса на камінь або іншу перешкоду приводить лише до деформації ресори і відчутно не змінює положення самого транспортного засобу.
 
У країнах, де часто бувають великі землетруси, будинки ставлять на спеціальні пружини, які під час поштовху деформуються, а споруда залишається майже нерухомою.

1.    Що таке деформація тіла?
2.    Коли виникає деформація тіла?
3.    Коли виникає сила пружності?
4.    Як довести, що при деформації тіла виникає сила пружності?
5.    Від чого залежить значення сили пружності?
6.    Як формулюється закон Гука?
7.    За яких умов справджується закон Гука?
 
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Градуювання шкали динамометра
Мета. Дослідити залежність сили пружності від деформації і виготовити шкалу динамометра.
Обладнання: лабораторний динамометр із закритою чистим папером шкалою, штатив, лабораторний набір важків масою по 100 г, олівець, лінійка, лабораторний динамометр з відкритою шкалою, тіло невідомої маси.
 
Вказівки до роботи
Виготовлення будь-якого вимірювального приладу завжди пов'язане з градуюванням його шкали - нанесенням поділок, за якими визначається значення вимірюваної величини.
Динамометр - це прилад для вимірювання сили. Тому для градуювання його шкали потрібно виміряти певні значення сили, які заздалегідь відомі. У цьому випадку зручно скористатися відомим фактом, що на тіло масою 102 г діє сила тяжіння 1 Н.
 
Підвішуючи до пружини один, два, три і т. д. таких важки, можна на шкалі біля пружини позначити положення стрілки, які відповідають її розтягу під дією сил 1 Н, 2 Н, З Н і т. д. Дрібніші поділки можна дістати, розбиваючи відстані між поділками на менші частини.
У межах достатньої точності можна скористатися важками промислового виготовлення масою 100 г.

Виконання роботи
1.    Закріпіть у штативі корпус динамометра із закритою шкалою у вертикальному положенні.
2.    Горизонтальною рискою позначте на папері початкове положення стрілки і поставте цифру 0.
3.    Підвісьте до гачка на пружині важок масою 100 г.
4.    Позначте на папері положення стрілки і поставте цифру 1.
5.    Повторіть п. З, 4 для двох, трьох і чотирьох важків.
6.    Виміряйте відстані між сусідніми рисками на папері і висновок запишіть у зошит.
7.    Проміжки між поділками поділіть на 10 рівних частин,
позначивши їх короткими рисками.
8.    До гачка виготовленого таким чином динамометра приєднайте лабораторний динамометр з фабричною шкалою і прикладіть до нього деяку силу. Покази обох динамометрів порівняйте і висновки запишіть у зошит.
9.    До гачка виготовленого динамометра підвісьте важок невідомої маси і виміряйте силу тяжіння, яка діє на нього.

10.    Користуючись результатами вимірювань за п. 9, розрахуйте масу важка.
11.    Результати вимірювань і розрахунків запишіть у зошит, а шкалу додайте до звіту.

Вправа  9
1.    Чому пружини для динамометрів виготовляють зі сталі, а не з міді чи олова?
2.    Яка деформація  пружини,  якщо сила пружності дорівнює  100 Н?

Якою має бути довжина пружини, щоб сила пружності дорівнювала 325 Н?
З видовженням пружини на 0,12 м виникла сила пружності 0,04 Н.

На скільки потрібно видовжити пружину, щоб сила пружності дорівнювала 1 Н?
4.    У нерозтягнутому стані довжина пружини була 88 мм.
Внаслідок її видовження до 120 мм виникла сила пружності 120 Н.

Якою має бути довжина пружини, щоб сила пружності дорівнювала 90 Н?