Номер 5, страница 90 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

5. Что утверждает закон Гука? При каких условиях он выполняется?

5. Что утверждает закон Гука? При каких условиях он выполняется?

Закон Гука — это физический закон, который описывает упругую деформацию твёрдого тела. Он утверждает, что сила упругости ($F_{упр}$), возникающая в теле в результате его деформации (растяжения или сжатия), прямо пропорциональна величине этой деформации ($x$) и направлена в сторону, противоположную смещению частиц тела.

Математически закон Гука выражается следующей формулой:
$F_{упр} = -kx$
где:
$F_{упр}$ — это сила упругости, возникающая в теле (в ньютонах, Н);
$k$ — это коэффициент жесткости тела (в ньютонах на метр, Н/м);
$x$ — это абсолютное удлинение или сжатие тела, то есть изменение его длины по сравнению с недеформированным состоянием (в метрах, м).
Знак «минус» в формуле подчёркивает, что вектор силы упругости всегда направлен в сторону, противоположную вектору деформации. То есть, сила стремится вернуть тело в исходное, недеформированное состояние.

Закон Гука выполняется при соблюдении двух основных условий:

1. Деформация должна быть упругой. Это означает, что после прекращения действия внешней силы тело должно полностью восстановить свои первоначальные размеры и форму. Если деформация выходит за предел упругоosti, она становится пластической (остаточной), и закон Гука перестаёт быть справедливым.

2. Деформация должна быть малой. Закон является точным только для деформаций, которые значительно меньше линейных размеров самого тела. При больших деформациях зависимость между силой и удлинением становится нелинейной.

Ответ: Закон Гука утверждает, что сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине этой деформации ($F_{упр} = -kx$) и направлена в противоположную сторону. Закон выполняется только для малых упругих деформаций.

6. Что такое жесткость тела?

Жесткость (или коэффициент жесткости) — это физическая величина, которая является мерой способности твёрдого тела или конструкции сопротивляться деформации под действием приложенной к нему силы. В законе Гука ($F_{упр} = -kx$) жесткость представлена коэффициентом пропорциональности $k$.

Численно жесткость равна модулю силы, которую необходимо приложить к телу, чтобы его удлинение или сжатие составило единицу длины (например, 1 метр). Таким образом, чем больше коэффициент жесткости, тем большая сила требуется для деформации тела, и тем «жестче» оно является.

Жесткость тела зависит от:

- Материала, из которого изготовлено тело. Упругие свойства материала (например, модуль Юнга) напрямую влияют на жесткость. Сталь гораздо жестче резины.

- Геометрических размеров и формы тела. Например, для пружины или стержня жесткость зависит от их длины и площади поперечного сечения. Короткая и толстая пружина будет иметь большую жесткость, чем длинная и тонкая, сделанная из того же материала.

В Международной системе единиц (СИ) жесткость измеряется в ньютонах на метр (Н/м).

Ответ: Жесткость ($k$) — это физическая величина, характеризующая сопротивление тела деформации. Она равна отношению силы упругости к вызванной ею деформации и зависит от материала, формы и размеров тела.