ГДЗ по физике, 10 класс, Касьянов, номер 19.4: Сила упругости

Закон Гука устанавливает линейную зависимость между силой упругости и величиной деформации тела при малых растяжениях или сжатиях.

Математически для пружины или стержня это записывается так:

где F_упр — сила упругости, возникающая в теле; k — коэффициент жесткости (характеристика упругих свойств материала и геометрии тела); x — величина абсолютного удлинения или сжатия (деформация).

Знак «минус» указывает на то, что вектор силы упругости всегда направлен противоположно вектору смещения концов тела (противодействует деформации). В скалярном виде часто используют формулу модуля силы: F=k·|x|.

Закон Гука не является универсальным для всех состояний вещества. Он справедлив только в области упругих деформаций .

Границы применимости определяются двумя ключевыми параметрами:

• Предел пропорциональности (σ_пр): Напряжение в материале должно быть меньше предела пропорциональности. При превышении этого значения график зависимости напряжения от деформации перестает быть прямой линией, и линейная связь нарушается.
• Предел упругости (σ_упр): Деформация должна быть обратимой. Если нагрузка превышает предел упругости, возникают остаточные (пластические) деформации, которые не исчезают после снятия нагрузки. Закон Гука описывает поведение тела только до момента начала пластического течения.

Таким образом, закон Гука применим при условии: σ<σ_пр, где σ — механическое напряжение в теле.

Проверим логику ответа. Мы определили физическую суть закона (линейность связи силы и деформации) и четко обозначили условия, при которых эта линейность сохраняется (малые упругие деформации до предела пропорциональности).

Это соответствует стандартному школьному курсу физики за 10 класс. Ответ полон и корректен.