弹力(物体作用力)

弹力物体作用力

亦称“弹性力”。物体受外力作用发生形变后,若撤去外力,物体能回复原来形状的力,叫作“弹力”。它的方向跟使物体产生形变的外力的方向相反。因物体的形变有多种多样,所以产生的弹力也有各种不同的形式。例如,一重物放在塑料板上,被压弯的塑料要恢复原状,产生向上的弹力,这就是它对重物的支持力。将一物体挂在弹簧上,物体把弹簧拉长,被拉长的弹簧要恢复原状,产生向上的弹力,这就是它对物体的拉力。不仅塑料、弹簧等能够发生形变,任何物体都能够发生形变,不发生形变的物体是不存在的。不过有的形变比较明显,能直接见到;有的形变相当微小,必须用仪器才能觉察出来。

中文名

弹力

英文名

elastic force

应用学科

物理学

符号

F

单位

N(牛顿)

详细解释

(1).弹射之力。

唐段成式《酉阳杂俎·诡习》:“张芬曾为韦南康 亲随行军,曲艺过人,力举七尺碑,定双轮水磑。常於 福感寺 趯鞠,高及半塔,弹弓力五斗。”[2]

(2).弹跳之力。

老舍《骆驼祥子》:“跑完一趟,他觉得身上轻了许多,腿又有了那种弹力,还想再跑。”

(3).物体发生形变时所产生的使物体恢复原状的作用力。

胡也频《到莫斯科去》:“在有弹力的、绣着金线的印度缎的沙发上,各人舒服地坐着、躺着。”

含义

物体在力的作用下发生的形状或体积改变叫做形变。在外力停止作用后,能够恢复原状的形变叫做弹性形变。发生弹性形变的物体,会对跟它接触且阻碍它恢复原来形状的物体产生力的作用。这种力叫弹力。即,在弹性限度范围之内,物体对使物体发生形变的施力物产生的力叫弹力。

日常生活中观察到的相互作用,无论是推、拉、提、举,还是牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等,都是在物体与

弹力

物体接触时才会发生的,这种相互作用可称为接触力。接触力按其性质可归纳为弹力和摩擦力,它们本质上都是由电磁力引起的。

弹力是接触力,弹力只能存在于物体的相互接触处,但相互接触的物体之间,并不一定有弹力的作用。因为弹力的产生不仅要接触,还要有相互作用。

弹力产生在直接接触而发生弹性形变的物体之间。通常所说的压力、支持力、拉力都是弹力。弹力的方向总是与物体形变的方向相反。压力或支持力的方向总是垂直于支持面而指向被压或被支持的物体。

通常所说的拉力也是弹力。绳的拉力是绳对所拉物体的弹力,方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。

弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比,即F=-kx(或△F=-k△x)。其中,k称为弹簧的劲度系数(也作倔强系数或弹性系数),在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。单位是牛顿每米,符号是N/m。k值与其材料的性质有关。弹簧软硬之分,指的就是它们的劲度系数不同。而且不同的弹簧的劲度系数一般是不同的。上述表达式中的负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。

产生的条件

1.两物体互相接触

2.物体发生弹性形变(包括人眼不能观察到的微小形变)

需要注意的是:任何物体只要发生了弹性形变,就一定会对与它接触的物体产生弹力。一旦超出弹性形变范围,就会彻底失去弹力。(即是超过了弹性限度,塑性物体除外)

举例:木块A靠在墙壁上,若作用一个推力,在木块A上,则木块对墙壁有挤压,发生形变,此时A与墙壁间有弹力作用。

方向

弹力的方向与物体形变方向相反,具体情况有以下几种。

①轻绳的弹力方向沿绳指向绳收缩的方向。

弹力

②压力、支持力的方向总跟接触的面垂直,面与面接触,点与面接触,都是垂直于面;点与点的接触要找两接触点的公切面,弹力垂直于这个公切面指向被支持物。

③二力杆件(即只有杆的两端受力,中间不受力(包括杆本身的重力也忽略不计),叫二力杆件),弹力必沿杆的方向。一般杆件,受力较为复杂,应根据具体条件分析。

④杆:弹力方向是任意的,有它所受外力和运动状态决定。

弹力的大小跟形变的大小的关系。在弹性限度内,形变越大,弹力也越大;形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸形变(或压缩形变)来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。对于弯曲形变来说,弯曲的越厉害,产生的弹力就越大。对于扭转形变来说,扭转的越厉害,产生的弹力就越大。

本质

弹力的本质是分子间的作用力。当物体被拉伸或压缩时,分子间的距离便会发生变化,使分子间的相对位置拉开或靠拢,这样,分子间的引力与斥力就不会平衡,出现相吸或相斥的倾向,而这些分子间的吸引或排斥的总效果,就是宏观上观察到的弹力。如果外力太大,分子间的距离被拉开得太多,分子就会滑进另一个稳定的位置,即使外力除去后,也不能再回到复原位,就会保留永久的变形。这便是弹力的本质。

区别

弹力是按照力的性质命名的。而压力,支持力,拉力则是由力的效果命名的。这是两个完全不同的概念。因此,弹力和压力,支持力,拉力之间没有明确的关系。弹力不一定是压力,支持力,拉力。

例如,套在同一光滑竖直杆的两个环形磁铁,其相同的磁极相对,两个磁铁均处于静止状态。对上面的磁铁进行受力分析,磁铁受本身的竖直向下的重力作用和竖直向上的排斥力作用,二力为一对平衡力。此时,向上的排斥力便作为支持力。此支持力就不是弹力。另外,由牛顿第三定律得,大小等于向上的排斥力,方向向下的磁力也作用于下面的磁铁上。此时,这个向下的磁力就是上面的磁铁给它的向下的压力。这个压力也不是弹力。

又如,在两根光滑平行直导轨间,分布有竖直方向且等距离分布的方向不同的匀强磁场,导轨上有一个宽度与磁场相同的金属框。当磁场匀速运动时,线框就会受到安培力作用而运动起来。此时,安培力就是线框运动的合外力,也就是拉力。此拉力也不是弹力。

所以,不能笼统地说,弹力就是压力,支持力,拉力。要具体情况具体分析。具题目意思来定。

形变

物体在受力时会发生形变,不受力时,又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做弹性。

范性形变

弹力

物体受外力作用而使各点间相对位置的改变,当外力撤消后,物体不能恢复原状谓之“塑性形变”。

物体在受到足够大的外力作用时,会发生永久性的形状改变,即在外力撤去之后其形状的改变可保存下来,这种性能称为范性.现在更多时候的称作塑性。

塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。另外,大多数材料在其应力低于屈服点时,表现为弹性行为,也就是说,当移走载荷时,其应变也完全消失。塑性好坏可用伸长率δ和断面收缩率ψ表示。

参考资料

1.弹力·iciba

2.趯鞠·千篇国学

关键词:弹力