Упругие силы    

       Электромагнитные силы в механике проявляют себя как упругие силы и силы трения.

       Под действием внешних сил возникают деформации (т.е. изменение размеров и формы) тел. Если после прекращения действия внешних сил восстанавливаются прежние форма и размеры тела, то деформация называется упругой. Деформация имеет упругий характер в случае, если внешняя сила не превосходит определенного значения, называемого пределом упругости.

При превышении этого предела деформация становится пластичной, или неупругой, т.е. первоначальные размеры и форма тела полностью не восстанавливаются.

       Рассмотрим упругие деформации. В деформированном теле (рис. 4.2) возникают упругие силы, уравновешивающие внешние силы. Под действием внешней силы –  Fвн  пружина получает удлинение  x, в результате в ней возникает упругая сила –  Fупр, уравновешивающая  Fвн.


Рис. 4.2

       Упругие силы возникают во всей деформированной пружине. Любая часть пружины действует на другую часть с силой упругости  Fупр.

       Удлинение пружины пропорционально внешней силе и определяется законом Гука:

  (4.3.1)  
k  – жесткость пружины. Видно, что чем больше  k, тем меньшее удлинение получит пружина под действием данной силы.
       Гук Роберт (1635–1703) – знаменитый английский физик, сделавший множество изобретений и открытий в области механики, термодинамики, оптики. Его работы относятся к теплоте, упругости, оптике, небесной механике. Установил постоянные точки термометра – точку таяния льда, точку кипения воды. Усовершенствовал микроскоп, что позволило ему осуществить ряд микроскопических исследований, в частности наблюдать тонкие слои в световых пучках, изучать строение растений. Положил начало физической оптике.
       Так как упругая сила отличается от внешней только знаком, т.е.  Fупр = –Fвн, закон Гука можно записать в виде

,
Fупр = –kx.

       Потенциальная энергия упругой пружины равна работе, совершенной над пружиной.
       Так как сила непостоянна, элементарная работа  dA = F dx, или
dA = –kx dx.
       Тогда полная работа, которая совершена пружиной, равна: