Жесткость ньютон на метр

При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Эта сила возникает вследствие электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами вещества. Ее называют силой упругости .

Простейшим видом деформации являются деформации растяжения и сжатия (рис. 1.12.1).

Рисунок 1.12.1.

При малых деформациях () сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации:

Это соотношение выражает экспериментально установленный закон Гука . Коэффициент называется жесткостью тела . В системе СИ жесткость измеряется в ньютонах на метр (). Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала. В физике закон Гука для деформации растяжения или сжатия принято записывать в другой форме. Отношение называется относительной деформацией , а отношение , где – площадь поперечного сечения деформированного тела, называется напряжением . Тогда закон Гука можно сформулировать так: относительная деформация пропорциональна напряжению :

Коэффициент в этой формуле называется модулем Юнга . Модуль Юнга зависит только от свойств материала и не зависит от размеров и формы тела. Модуль Юнга различных материалов меняется в широких пределах. Для стали, например, , а для резины , т. е. на пять порядков меньше.

Закон Гука может быть обобщен и на случай более сложных деформаций. Например, при деформации изгиба упругая сила пропорциональна прогибу стержня, концы которого лежат на двух опорах (рис. 1.12.2).

Рисунок 1.12.2.

Упругую силу действующую на тело со стороны опоры (или подвеса), называют силой реакции опоры . При соприкосновении тел сила реакции опоры направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения. Поэтому ее часто называют силой нормального давления . Если тело лежит на горизонтальном неподвижном столе, сила реакции опоры направлена вертикально вверх и уравновешивает силу тяжести: Сила с которой тело действует на стол, называется весом тела.

В технике часто применяются спиралеобразные пружины (рис. 1.12.3). При растяжении или сжатии пружин возникают упругие силы, которые также подчиняются закону Гука. Коэффициент называют жесткостью пружины . В пределах применимости закона Гука пружины способны сильно изменять свою длину. Поэтому их часто используют для измерения сил. Пружину, растяжение которой проградуировано в единицах силы, называют динамометром . Следует иметь в виду, что при растяжении или сжатии пружины в ее витках возникают сложные деформации кручения и изгиба.

Рисунок 1.12.3.

В отличие от пружин и некоторых эластичных материалов (резина) деформация растяжения или сжатия упругих стержней (или проволок) подчиняются линейному закону Гука в очень узких пределах. Для металлов относительная деформация не должна превышать . При больших деформациях возникают необратимые явления (текучесть) и разрушение материала.

Ньютон-метр (русское обозначение Н·м; международное: N·m) — единица измерения момента силы в Международной системе единиц (СИ). Один ньютон-метр равен моменту силы, создаваемому силой, равной 1 Н, относительно точки, расположенной на расстоянии 1 м от линии действия силы.

По правилам форматирования, принятым в СИ, буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, разделяются точкой на средней линии (знаком умножения). Допускается также разделять их пробелом, если это не может вызвать недоразумения. Символ «х» для этих целей не используется [1] .

Кратные и дольные единицы [ править | править код ]

За основу единицы был принят ньютон.

Перевод в другие единицы [ править | править код ]

1 килограмм-сила-метр (кгс·м; kp·m, Kilopond · Meter) = 9,80665 Н·м
1 кгс·см, kp·cm = 0,0980665 Н·м
1 дюйм-унция-сила = 7,0615518 мН·м
1 дина-сантиметр = 10 −7 Н·м
0,7375621 ft·lb (Foot-pound) = 1 Н·м
1 ft·lb = 1,3558179483314004 Н·м

Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения этих величин в системе СИ.

1) килограмм (1 кг)

3) ньютон-метр (1 Н · м)

4) ньютон на метр (1 Н/м)

Со­по­ста­вим фи­зи­че­ским ве­ли­чи­нам их еди­ни­цы.

А) Вспом­нив закон Гука, при­хо­дим к вы­во­ду, что жёсткость из­ме­ря­ет­ся в нью­то­нах на метр (Н/м).

Б) Мо­мент силы опре­де­ля­ет­ся как про­из­ве­де­ние силы на длину плеча. Таким об­ра­зом, он из­ме­ря­ет­ся в нью­тон-мет­рах (Н · м).