Некоторые полезные элементарные свойства упругих систем
- 1. Упругие системы имеют в собственной структуре «упругие» силы возврата, которые, противодействуя внешнему возмущению, приводят систему в ее исходное положение. Деформации, произведенные внешними силами, исчезают в момент, когда прекращается их действие.
- 2. Достаточно малые деформации, обусловленные силой, действующей в течение краткого промежутка времени, пропорциональны деформирующей силе (закон Гука).
- 3. В области действия этого закона, если деформирующая сила снимается мгновенно, тело, под воздействием упругих сил возврата, прежде чем придти в начальное положение, осуществляет затухающие колебания.
- 4. Любая структура при выведении её из положения равновесия, колеблется с собственным, типичным для этой структуры периодом, который называется поэтому собственным периодом колебаний.
- 5. Закон Гука действителен в пределах области деформаций, ограниченной структурой тела, продолжительностью действия силы и упругим напряжением, нагружающим его.
- 6. Если действие деформирующей силы продолжается в течение достаточно длительного периода, соотношение между усилием и деформацией подчинено экспоненциальному закону, т.е. сначала деформация резко возрастает, а затем по асимптоте приближается к своему предельному значению. Для твердого тела это значение достигается в пределах нескольких часов. При снятии воздействия изменение упругой деформации происходит также по экспоненциальному закону, в пределах периода нескольких часов, сопровождаемых затухающими колебаниями.
- 7. Если время приложения усилия превосходит определенное значение, которое называют «релаксацией», типичной для каждой структуры, то деформация приобретает необратимый характер.
Распространение упругих колебаний
Некоторые колебания, которые совершаются в упругой среде, вызывают только мгновенные изменения объема в пересекаемой среде. При этом, в зависимости от направления распространения колебаний, выделяют продольные и поперечные волны.
Другие колебания, которые вызывают только мгновенные изменения формы пересекаемой среды и распространяются в поперечном направлении движения, называют поперечными волнами.
Пример поперечных колебаний можно получить на веревке, закрепленной за оба конца в горизонтальном положении, когда ее дернут за один из них в вертикальном направлении. Вы заметите, что колебание произвело волну в вертикальной плоскости, которая распространяется вдоль веревки. Если потянуть мгновенно конец веревки вдоль ее направления, волна распространится в продольном направлении.