Мета уроку: увести поняття сили пружності, з’ясувати залежність сили пружності від деформації.

Тип уроку: комбінований урок.

План уроку

Вивчення нового матеріалу

1. Сили пружності

Під дією сили змінюється швидкість руху тіла. При контакті взаємодіючих тіл починають рухатися окремі частини тіла, внаслідок чого обидва тіла деформуються.

·         Деформація — це зміна форми або розмірів тіла.

Деформація тіла називається пружною, якщо після зняття навантаження повністю відновлюються розміри й форма тіла.

Деформація тіла називається пластичною, якщо після зняття навантаження розміри й форма тіла не відновлюються.

Іноді деформацію тіла легко помітити, наприклад, при розтяганні або стиску пружини. Але часто деформація не помітна для наших очей, наприклад, ми не помічаємо, як прогинається стіл під книгою.

·         Сили пружності виникають при деформації тіла, тобто при зміні його форми.

Причиною виникнення сил пружності у тілі є взаємодія його молекул, які розташовані на певній відстані одна від одної. Молекули тіла однозначно відштовхуються і притягаються одна до одної. У недеформованому тілі молекули перебувають саме на такій відстані, за якої сили притягання й відштовхування врівноважуються. Коли ми розтягуємо або стискаємо тіло, відстані між молекулами змінюються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування. У результаті й виникає сила пружності, що завжди спрямована так, аби зменшити величину деформації тіла.

2. Закон Гука

Із практики відомо, що чим більшу деформацію ми бажаємо створити, тим більше навантаження потрібно прикласти до тіла, що деформується. Отже, за величиною деформації можна судити про величину прикладеної сили.

Знайдемо на досліді співвідношення між деформацією тіла й силою пружності. Підвісимо до пружини спочатку один важок й виміряємо видовження пружини. Додамо ще один важок — тоді сила пружності збільшиться вдвічі: адже тепер вона врівноважує силу ваги, що діє на два важки. Ми побачимо, що видовження пружини теж стало вдвічі більшим.

Співвідношення між силою пружності й видовженням пружини вперше було встановлено дослідним шляхом англійським фізиком Робертом Гуком. Тому його називають законом Гука:

·         модуль сили пружності Fпр прямо пропорційний видовженню тіла x: 

Коефіцієнт пропорційності k називають жорсткістю тіла. Він чисельно дорівнює силі, яку необхідно прикласти для того, щоб розтягти тіло на одиницю довжини. Одиницею виміру жорсткості в СІ є Н/м.

3. Вимірювання сил за допомогою сили пружності

Отже, за величиною деформації тіла можна судити про величину сили пружності. Тому силу пружності часто використовують для вимірювання сил. Прилад для вимірювання сили називають динамометром. При градуюванні (нанесенні шкали) пружинного динамометра використовується закон Гука.

За допомогою динамометра можна порівнювати сили за модулем, а також визначати напрямок дії сили.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.      Що таке деформація?

2.      У яких випадках виникає деформація?

3.      Які причини виникнення сили пружності?

4.      Від чого залежить сила пружності?

5.      Чому пружини для динамометрів виготовляють зі сталі, а не з міді або свинцю?

Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Сила F1 = 40 H розтягує пружину на x1 = 8cм. Яка сила розтягне пружину ще на Δx = 6cм?

Розв’язок. При розтяганні пружини виникає сила пружності, що дорівнює прикладеній до неї силі — F = Fпр . Оскільки деформація пружна, то скористаємося законом Гука: 

Для двох описаних у завданні випадків можна записати:   і  . Звідси:

Деформація під час дії сили F2 дорівнює  . Тоді

Перевіряємо одиниці величин:   

Обчислюємо шукану силу: 

Відповідь: 70 Н.

2. Під дією якої сили пружина жорсткістю 1500 Н/м укоротилася на 5 см?

3. До пружини довжиною 8 см підвісили вантаж масою 100 г. Довжина пружини стала 12 см. Якої маси вантаж необхідно підвісити до пружини, щоб її довжина стала 9 см?

2. Поміркуй і відповідай

1. Чи завжди при збільшенні сили, що розтягує пружину, у стільки ж разів збільшується її деформація?

2. На столі лежить куля. Зобразіть графічно силу пружності, що діє на кулю. До чого прикладена сила пружності? Яка причина виникнення сил пружності?

Домашнє завдання-1

1. У-1: § 8 (п. 2, 3).

2. Сб-1:

рів1 — № 10.1, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8.

рів2 — № 10.12, 10.14, 10.17, 10.18, 10.19.

рів3 — № 10.23, 10.24, 10.26, 10.30, 10.31.

Домашнє завдання-2

1. У-2: § 13.

2. Сб-2:

рів1 — № 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5.

рів2 — № 11.6, 11.7, 11.8, 11.10, 11.11.

рів3 — № 11.12, 11.13, 11.14, 11.15, 11.16.