Смотри, давай, давай представим, да вот у нас есть кусок резины, я тяну за его конец и представим, что он движется без трения, да получается, что эта сила равнама, то есть никаких сил упругости не возникает вся сила уходит на чистую. на движение тела представим, что кусок резины зафиксирован зафиксирован, я тянул за этот кусок резины опять же за конец, но кусок резины не двигается, получается, есть некая сила, которая уравновешивает 1 силу-это сила упругости, вопрос какой, к чему она приложена, то есть эта сила упругости не может быть приложена к целому кску, она приложена к какой-то части куска, если мы. возьмём, так скажем то место, за которое. ну, то есть за край, то есть за который я тяну, то получается, что край этот является край этот. получается на хай действуют 2 силы сила, моя сила упругости, а допустим, возьмём. которая рядом с тем косяком, за которую я закрепил кусок получается справа на него действует эту. сила упругости. а слева тоже сила упругости, то есть сила упругости справа равна силе. который я за край резины? дёргаю ещё пример, допустим. это уже другая тема. вот, допустим, есть брусок, я давлю на него сверху вниз, действительно получается на брусок действует по оси иг-2 силы давление моей руки и ещё сила тяжести. теперь вопрос. эти силы уравновешены или же нет? логично, что они уравновешены, потому что брусок не двигается ну, тогда вопрос. это сила, с которой я давлю куда идёт. а она получается уравновешивается силой, то есть силой реакции опоры, хорошо получается, она равна нулю для этого тела, да, но ещё эта сила вдавливает брусок объясню, то есть я давлю снег и силой на брусок вниз. сила реакции опоры уравновешивает это давление и получается, что брусок не должен вминаться. поверхность, но он вминается поверхность, почему? либо же эта сила одновременно уравновешивается. сила реакции опоры и она одновременно увеличивает вес этого бруска ну то есть вес бруска равно масса точнее ну масса на ускорение свободного падения + вес который я прикладываю к брускухорошо, если брусок мы подбросим вверх, и я на него также надавлю получается вся моя сила уходит на движение этого бруска и никак его не деформирую, то есть не возникает сила реакции, опоры я бы не докоснулся. получается, что я деформирую тело, то есть сила упругости тела возникает для моей руки, но когда вес тела равен нулю это. это сила упругости тусила реакции опоры, то есть влияние моей силы на деформацию этого тела меньше, то есть моя сила уходит больше в движение самого тела, чем на его деформацию. и тогда вопрос. почему именно так, как влияет сила на деформацию тела, а допустим, а если я очень быстро ударю это тело, то есть сила? с которой я влияю на брусок увеличится и то есть деформация тоже увеличится и тело сместится на меньшее расстояние почему?
Коротко: сила не «делится» на движение и деформацию. За движение центра масс тела отвечает равнодействующая внешних сил:
\[ \vec F_{\text{внеш}}=m\vec a_{\text{цм}}. \]
А деформация — это относительное смещение частей тела. Её создают внешние силы, приложенные к разным точкам, а внутренние силы упругости лишь передают взаимодействие внутри тела. Внутренние силы в сумме по всему телу взаимно компенсируются, поэтому центр масс они не разгоняют, но сжать или растянуть тело могут.
1. Свободная резина, которую тянут за конец
Если резина ни к чему не прикреплена и вы тянете за один конец, то центр масс всей резины действительно получит ускорение
\[ a=\frac{F}{m}. \]
Но сказать «упругости вообще нет» для реальной резины нельзя. Вы тянете за ближний конец, он первым начинает смещаться, а дальние части ещё «отстают». Сила передаётся по резине через её растяжение, то есть через внутренние силы упругости. В результате резина и движется, и деформируется.
«Вся сила ушла только в движение, деформации нет» — это верно только для идеальной точки или абсолютно твёрдого тела. У реального тела есть части, которые могут смещаться друг относительно друга.
2. Резина закреплена, вы тянете за конец
Теперь резина в целом покоится: рука тянет в одну сторону, стена — в другую. Внешние силы уравновешены, \(a_{\text{цм}}=0\), но натяжение внутри есть.
Сила упругости действительно приложена не к «целому куску», а к его частям. Мысленно разрежь резину в любом месте:
- левая часть действует на правую;
- правая действует на левую;
- эти две силы равны по модулю и противоположны по направлению.
Это и есть натяжение. На конце, за который тянут: рука действует на резину наружу, а резина на руку — внутрь. У стены: стена действует на резину, резина — на стену. В простой школьной модели невесомой резинки натяжение по модулю равно силе, которой вы тянете:
\[ T=F. \]
3. Брусок на столе, на который давят сверху
На брусок действуют три силы:
\[ mg \downarrow,\qquad F_{\text{руки}} \downarrow,\qquad N \uparrow. \]
Если брусок покоится, то
\[ N=mg+F_{\text{руки}}. \]
То есть сила реакции опоры не равна нулю. Она как раз уравновешивает и силу тяжести, и давление руки.
Но «силы уравновешены» не значит «деформации нет». Сожми пружину двумя руками с одинаковыми силами: центр масс пружины покоится, сумма сил ноль, а пружина сжата. Так же и брусок: он может слегка вминаться в стол и сам сжиматься, хотя его центр масс не движется.
Сила реакции опоры — это упругий отклик стола на вдавливание. Брусок давит на стол вниз с такой же по модулю силой \(N\) — по третьему закону Ньютона. Если называть «весом» силу давления на опору, то в этой ситуации
\[ P=N=mg+F_{\text{руки}}, \]
но гравитационная сила \(mg\) при этом не изменилась.
4. Брусок подброшен, и вы на него давите
Если брусок не касается опоры, то реакции опоры нет: \(N=0\). Но если на него действует рука, есть контактная сила руки. Она и ускоряет брусок, и деформирует его в месте контакта.
«Вес равен нулю» в свободном падении означает, что тело не давит на опору или подвес. Это не значит, что исчезла сила тяжести \(mg\) или что любая контактная сила невозможна. В свободном падении все части тела падают с одинаковым ускорением \(g\), поэтому собственный вес не растягивает тело. Но если вы прикоснулись рукой, появилась дополнительная контактная сила, и она может создать деформацию.
5. Почему при быстром ударе сила и деформация больше, а смещение за время удара меньше
Это не парадокс: деформация и перемещение всего тела — разные вещи.
Для удара важен импульс:
\[ \bar F=\frac{\Delta p}{\Delta t}. \]
Если нужно сообщить телу тот же импульс \(\Delta p\), но время удара \(\Delta t\) меньше, то средняя сила \(\bar F\) больше. Большая сила создаёт большее местное напряжение \(\sigma\sim F/S\), а значит, и бо́льшую деформацию — пока тело не разрушилось и не перешло в пластику.
Но за время удара центр масс смещается примерно на
\[ s\sim v_{\text{ср}}\Delta t. \]
Если \(\Delta t\) очень мало, тело просто не успевает заметно сместиться за время контакта, хотя сила велика. После удара оно движется со скоростью, которую определил уже импульс. Поэтому:
- при одинаковом импульсе короткий удар даёт бо́льшую силу и бо́льшую местную деформацию, но маленькое смещение именно за время удара;
- если удар сильнее, то и конечная скорость, и деформация могут быть больше;
- если удар неупругий, часть энергии уходит в деформацию, тепло, волны, и тогда скорость тела может оказаться меньше, чем при упругом ударе.
Проверка: свободная резина — центр масс ускоряется по \(F=ma\), но реальная резина может растягиваться; закреплённая резина — \(a=0\), но натяжение \(T=F\); брусок на столе — \(N=mg+F\); при быстром ударе — \(F_{\text{ср}}=\Delta p/\Delta t\), а малое смещение за удар объясняется малым временем контакта.
Обсуждение
4 сообщенияТо есть когда я двигаю резину за край резинка двигается и сила упругости, приложенная к любой. этой резинки равна силе, с которой я тяну по логике. Если без силы трения говорить потому что силы вызывает у левого края силу упругости.
Почти, но есть важное уточнение: для реальной свободной резинки сила упругости вдоль неё не везде равна силе руки. Равна — только если резинку считаем невесомой/идеальной или если она закреплена и покоится.
Свободная резинка: тянут за правый конец
Пусть левый конец свободен, а правый тянут с силой \(F\). Вся резинка массы \(m\) в установившемся движении имеет ускорение
\[ a=\frac{F}{m}. \]
Возьмём сечение, левее которого находится масса \(m_{\text{лев}}\). Чтобы эта левая часть ускорялась, на неё со стороны правой части действует сила натяжения
\[ T=m_{\text{лев}}a=F\frac{m_{\text{лев}}}{m}. \]
Отсюда:
- у правого конца, за который тянут, \(T=F\);
- в середине, если масса распределена равномерно, \(T=\frac F2\);
- у левого свободного конца \(m_{\text{лев}}\to 0\), поэтому \(T\to 0\).
То есть натяжение растёт от нуля на свободном конце до \(F\) у руки. Это в установившемся режиме; сразу после рывка по резинке ещё бегут волны, и картина сложнее.
Если левый конец закреплён
Тогда на левый конец действует опора с силой \(F\) влево, а рука тянет правый конец с силой \(F\) вправо. Резинка в целом покоится, ускорения нет, и в каждом сечении
\[ T=F. \]
Вот в этом случае да: сила упругости в любом сечении равна силе, с которой вы тянете. Но у левого края она существует потому, что там есть закрепление/опора, а не потому, что вы просто тянете за другой конец.
Главное
- Сила руки \(F\) — внешняя сила. Она ускоряет центр масс: \(F=ma\).
- Сила упругости — внутренняя. В разных сечениях она может быть разной.
- На каждом разрезе две части резинки действуют друг на друга с одинаковыми по модулю и противоположными силами.
- Для невесомой резинки/пружины в школьных задачах натяжение действительно одинаково по всей длине и равно \(F\) (при равновесии или если массой можно пренебречь).
Так что ваша фраза верна для закреплённой или невесомой резинки. Для свободной массивной резинки сила упругости на левом конце не равна силе руки — там она падает до нуля.
Так
Да, основная мысль у тебя верная: сила может одновременно ускорять тело и деформировать его, и это не «или-или». На фото, судя по всему, конспект про деформацию, силу упругости и удар — разберём, что там важно поправить.
1. Три случая отклика тела
Лучше говорить не «три взаимодействия», а три режима:
- Упругая деформация — после снятия нагрузки тело восстанавливает форму. Например, резинка, пружина.
- Пластическая, или неупругая, деформация — после снятия нагрузки остаётся остаточная деформация. Тело уже не возвращается к прежней форме.
- Разрушение — это не отдельная сила, а предельный случай: напряжение превысило предел прочности, и тело разделилось на части.
2. Силы: внешние и внутренние
На тело как целое действуют внешние силы. По второму закону Ньютона они определяют ускорение центра масс:
\[ \vec F_{\text{внеш}}=m\vec a_{\text{цм}}. \]
Силы упругости — внутренние. Внутри тела они действуют между его частями, в сумме по всему телу взаимно компенсируются, поэтому центр масс они не разгоняют, но форму тела менять могут.
Если тянуть за конец свободной массивной резинки, натяжение не везде одинаково: у свободного конца оно падает до нуля, у руки равно \(F\). Если резинка закреплена или она невесома, тогда натяжение по всей длине примерно равно \(F\).
3. Формулы, которые здесь уместны
Механическое напряжение:
\[ \sigma=\frac{F}{S}. \]
Относительная деформация:
\[ \varepsilon=\frac{\Delta l}{l}. \]
Закон Гука:
\[ \sigma=E\varepsilon, \qquad F=k\Delta l. \]
Для стержня жёсткость:
\[ k=\frac{ES}{l}. \]
И для удара:
\[ F_{\text{ср}}=\frac{\Delta p}{\Delta t}. \]
Если в конспекте есть запись вида \(\Delta x=b\Delta t\), это не описывает деформацию. Деформация определяется силой и жёсткостью, а не временем напрямую. Время важно для импульса и удара: чем меньше \(\Delta t\) при том же изменении импульса, тем больше средняя сила.
4. Почему при быстром ударе деформация больше, а смещение за время удара меньше
Потому что это разные вещи:
- Смещение всего тела за время контакта \(s\sim v_{\text{ср}}\Delta t\). Если удар короткий, тело просто не успевает далеко уйти.
- Деформация зависит от напряжения \(\sigma=F/S\). При коротком ударе нужна большая сила, чтобы сообщить тот же импульс, поэтому местное напряжение и деформация больше.
- После удара тело уже движется с новой скоростью, которую определил переданный импульс.
Итог: твоя интуиция «сила уходит и в движение, и в деформацию» правильная. Но делить силу на две части не нужно: внешняя сила задаёт движение центра масс, а деформация — это относительное смещение частей тела под действием тех же внешних сил.
