В сопротивлении материалов принято рассчитывать деформации в относительных единицах:
Между продольной и поперечной деформациями существует зависимость
где μ— коэффициент поперечной деформации, или коэффициент Пуассона, —характеристика пластичности материала.
Закон Гука
В пределах упругих деформаций деформации прямо пропорциональны нагрузке:
где F — действующая нагрузка; к — коэффициент. В современной форме:
Получим зависимость
где Е — модуль упругости, характеризует жесткость материала.
В пределах упругости нормальные напряжения пропорциональны относительному удлинению.
Значение Е для сталей в пределах (2 – 2,1) • 105МПа. При прочих равных условиях, чем жестче материал, тем меньше он деформируется:
Формулы для расчета перемещений поперечных сечений бруса при растяжении и сжатии
Используем известные формулы.
Относительное удлинение
В результате получим зависимость между нагрузкой, размерами бруса и возникающей деформацией:
где
Δl — абсолютное удлинение, мм;
σ — нормальное напряжение, МПа;
l — начальная длина, мм;
Е — модуль упругости материала, МПа;
N — продольная сила, Н;
А — площадь поперечного сечения, мм2;
Произведение АЕ называют жесткостью сечения
Пусть скорость мальчика v. Скорость поезда в момент, когда он догонит мальчика, - V. Обозначим ускорение поезда через а. Время, через которое поезд догонит мальчика, обозначим через t. Тогда скорость поезда в момент, когда он догонит мальчика, будет равна V=a*t (пока просто запомним это!)
Путь, который пройдет поезд, равен a*t^2/2. Путь, который пробежит мальчик, равен v*t. Эти пути равны.
Приравниваем:
a*t^2/2=v*t
Отсюда (умножаем обе части уравнения на 1/t, это можно сделать поскольку t не равно 0, это надо обязательно указать! Поезд догонит мальчика не МГНОВЕННО, а через некоторый промежуток времени, отличный от 0, иначе ускорение поезда было бы БЕСКОНЕЧНЫМ!):
a*t/2=v
a*t=2*v
Но ведь а*t=V - вспоминаем то, что запомнили - это же скорость поезда в тот момент, когда он догонит мальчика!
Значит,
V=2*v=2*2=4 м/c
Обратите внимание на то, что скорость поезда в тот момент, когда он догонит мальчика, НЕ ЗАВИСИТ ни от УСКОРЕНИЯ поезда, ни от времени "догоняния"! Скорость поезда в тот момент, когда он догонит мальчика, в любом случае, будет он догонять мальчика долю секунды или два часа, будет просто в ДВА РАЗА выше скорости мальчика!
