Сила упругости

Си́ла упру́гости — сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное (начальное) состояние.

В случае упругих деформаций является потенциальной. Сила упругости имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. В простейшем случае растяжения/сжатия тела сила упругости направлена противоположно смещению частиц тела, перпендикулярно поверхности.

Вектор силы противоположен направлению деформации тела (смещению его молекул). Если исчезает деформация тела, то исчезает и сила упругости.

В Международной системе единиц (СИ) сила упругости так же, как и все другие силы, измеряется в ньютонах (русское обозначение: Н; международное: N).

Закон Гука

В простейшем случае одномерных малых упругих деформаций формула для силы упругости имеет вид:

$F=k\Delta l$$F=k\Delta l$,

где $\ k$$\ k$ — жёсткость тела, -$\ \Delta l$$\ \Delta l$ — величина деформации .

Жесткость тела зависит от его формы и размеров, а также от материала, из которого оно изготовлено.

В словесной формулировке закон Гука звучит следующим образом:

Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна удлинению тела и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела относительно других частиц при деформации.

Если ввести относительное удлинение

$\varepsilon ={\frac {\Delta l}{L}}$$\varepsilon ={\frac {\Delta l}L}$

и нормальное напряжение в поперечном сечении

$\sigma ={\frac {F}{S}},$$\sigma ={\frac FS},$

то закон Гука для относительных величин запишется как

$\sigma =E\varepsilon \ .$$\sigma =E\varepsilon \ .$

В такой форме он справедлив для любых малых объёмов материала.

Нелинейные деформации

При увеличении величины деформации, закон Гука перестаёт действовать, сила упругости начинает сложным образом зависеть от величины растяжения или сжатия.