§ 279. Закон Гука. Мы выяснили, что деформация тел является упругой, т. е. не дающей заметной остаточной деформации, только при условии, что она невелика и длится не-
516
долго. Пусть эти условия соблюдены. Какова в этом случае связь между деформацией и силами, ее обусловливающими? Проще всего проследить эту связь на примере резиновой нити хорошего качества. Закрепим верхний конец такой нити неподвижно, а к нижнему концу будем подвешивать разные грузы (рис. 458). Если эти грузы таковы, что деформация является упругой, то удлинение нити оказывается пропорциональным растягивающей силе (в данном случае весу груза). То же обнаруживается при любой иной деформации (сжатии, сдвиге и т. д.).
Итак, при упругой деформации деформирующая сила и деформация пропорциональны друг другу. Это и есть закон Гука, названный так по имени английского физика Роберта Гука (1635—1703). Отношение деформирующей силы к площади сечения тела, на котором эта сила распределяется, называют напряжением. Закон Гука означает, что деформация какой-либо части тела пропорциональна напряжению, которое имеется в этой части тела.
Рис. 458. Исследование зависимости удлинения резиновой нити от растягивающей силы
§ 280. Растяжение и сжатие. Упругие деформации, возникающие в телах, могут быть весьма разнообразны. Тело может растягиваться или сжиматься, изгибаться, перекашиваться, скручиваться. В большинстве случаев наблюдаемая деформация представляет собой несколько деформаций одновременно. В конечном счете, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.
Стальная струна на балалайке, простая (не витая) проволока, поддерживающая груз, резиновая нить в рогатке служат примерами тел, подвергнутых одностороннему растяжению, ибо тело растягивается вдоль одного только направления. При таком растяжении тела удлиняются и одновременно несколько уменьшаются в поперечных размерах. Это хорошо видно при растяжении резиновой полоски, на которой начерчена сетка линий (рис. 459). Вследствие растяжения тела находятся в напряженном состоянии. В примере с резиновой полоской деформация отдельных частей ее, а следовательно, и напряжение приблизительно одинаковы по всему ее объему, за исключением мест вблизи приложения
517 далее