Physel.ru

Рассмотрим теперь, как возникают деформации, если кроме сил, возникающих при соприкосновении, на покоящееся тело действует и сила тяжести.

Возьмем тяжелую, но мягкую цилиндрическую пружину и медленно опустим ее нижним концом на стол. Пружина окажется сжатой (рис. 82). Происходит эта деформация следующим образом: после того, как нижний виток пружины коснулся поверхности стола, этот виток перестает двигаться, верхние же витки пружины продолжают опускаться и приближаются к нижним виткам; пружина сжимается, и появляются силы упругости; движение верхних витков прекращается только тогда, когда возникшая в результате сжатия сила упругости будет в любом месте пружины действовать на вышележащие витки с силой, равной их весу. Но для этого витки пружины должны быть сжаты тем сильнее, чем ниже они расположены, так как действующая с их стороны сила упругости должна уравновешивать вес большего числа витков.

Таким образом, при действии силы тяжести на покоящееся тело оно оказывается деформированным неравномерно, а значит, и возникшие силы упругости распределены вдоль тела также неравномерно: деформации и силы упругости имеют наибольшую величину внизу, у подставки, и постепенно уменьшаются до нуля к верхнему, свободному концу пружины.

Точно так же пружина, прикрепленная верхним концом к подвесу, оказывается растянутой (рис. 83), причем растяжение тем сильнее, чем ближе к подвесу.

Рис. 82. Неравномерное сжатие тяжелой пружины, опертой на подставку.

Рис. 83. Неравномерное растяжение тяжелой пружины, подвешенной к штативу.

Подобно пружине, всякое другое тело, опирающееся на подставку или укрепленное на подвесе, оказывается соответственно сжатым или растянутым. Именно потому, что тело оказывается деформированным, оно действует с определенной силой на подставку или подвес. На подставку или подвес действует не сила тяжести  (эта  сила действует  на  само тело), а сила, обусловленная деформацией  тела; эту силу и называют силой веса (ср. §52), Сила тяжести является лишь причиной возникновения деформаций.

Вместе с самим телом оказывается деформированной и подставка, на которой тело лежит (рис. 84), или подвес, на котором оно висит. Растяжение пружины динамометра, к крючку которого подвешена гиря,— это пример деформации подвеса.

Сила, действующая на тело со стороны подставки или подвеса,— это сила упругости со стороны деформированных подставки или подвеса. Тело оказывается в равновесии под действием этой силы упругости и силы тяжести, на него действующей. Каждая часть тела также находится в равновесии под действием силы тяжести и упругих сил, действующих на данную часть тела со стороны прилегающих к ней частей тела.

Рис. 84. Прогиб опоры.