«Вот это стул на нем сидят. Вот это стол за ним едят». Вы помните, конечно, эти стихи С. Маршака? А давайте теперь спросим себя, что происходит со стулом, когда на нем кто-то сидит?
Если этот стул сделан из твердого дерева, а вам известны и металлические, и пластмассовые твердые стулья, то на глаз ничего не заметить. Но если это плетеный стул, а еще лучше с брезентовым или матерчатым сидением, то сразу можно увидеть, как оно прогибается под нашим весом. Встаем и прогиб исчез.
Теперь представим себя на песчаном пляже. Если мы плюхнулись на мокрый песок, то, поднявшись, обнаружим контуры своего тела, отпечатавшиеся на берегу. То же самое произойдет и с воском, глиной, мягким гипсом или пластилином все они «откликнутся» на наши усилия (вес либо давление) и запечатлеют их. Благодаря этому можно лепить из глины скульптуры или посуду, наложить гипс на сломанную руку, сделать свечу из расплавленного воска или парафина.
Выходит, каждое тело по-своему отзывается на действие других тел. Одни легко восстанавливают свою измененную форму, другие так и «застывают» в том виде, какой им придали. Такие нарушения формы тел в науке называют деформациями. В первом случае их именуют упругими, а во втором пластическими.
О деформациях чрезвычайно важно знать, когда изготавливается, например, мебель или строят здания, возводят мосты или льют металл. Вообразите, что вам предложили сесть на стул из мягкой глины либо есть пластилиновой вилкой. Или, наоборот, попросили вылепить фигуру из куска алюминия.
Не умей человек рассчитать деформации, он не смог бы построить высоченные телебашни, раскинуть в космосе ажурные металлические конструкции, заставить летать самолеты и плыть корабли.
А если вам захочется поэкспериментировать с деформациями, что называется, не напрягаясь, засуньте в рот пластинку жевательной резинки. Подумайте, с какими видами деформации вы теперь можете столкнуться?
Как растягиваются пружины?
Наверняка вам попадали в руки симпатичные игрушки из пружинок. Каких только фокусов нельзя придумать с ними! Понаблюдав за какой-нибудь из таких пружинок, можно заметить, как это выяснили уже много лет назад, что растягиваются или сжимаются пружинки тем заметнее, чем сильнее их тянут или сдавливают.
Такую особенность упругих пружин очень тщательно изучал английский естествоиспытатель Роберт Гук более 300 лет назад. Его опыты позволили установить закон, вошедший в историю под его именем. Лучше всего этот закон можно продемонстрировать с помощью пружинных весов. Подвесили к ним груз в 1 килограмм пружина весов растянулась, скажем, на 1 сантиметр. Подвесим 2 килограмма на 2 сантиметра и так далее, пока не оборвется.
Посмотрите, а ведь этот закон позволяет сравнивать между собой различные тела по очень важному их свойству массе.
На Земле пружина дает нам знать о том, насколько сильно наша планета притягивает взвешиваемое тело. Ведь именно пружина не дает телу упасть, удерживает его. И с тем большей силой, чем массивнее тело, то есть чем больше оно стремится к Земле.
А могли бы те же весы определить массу тела в невесомости? Обычным способом, находясь в покое нет. Но если бы мы стали тянуть наше тело с помощью пружинки, то быстро бы выяснили, что более массивные тела труднее поддаются разгону и заставляют пружинку растягиваться сильнее.
Мы описали превосходный способ узнать, ускоряется или нет какая-нибудь машина: ракета, или, к примеру, автомобиль. Установленные в них массивные шарики, прикрепленные к стенкам пружинами, своими перемещениями как бы указывают на разгон или торможение машины. Их и называют акселерометры, или приборы для измерения ускорений. Такие приборы очень важны для навигации.