物体的形变与弹力

弹力，又称弹性力。当物体受到外力作用而产生形变时，在物体内部即产生一种抗拒形变力图使物体恢复原来形状的力，这种力就叫做弹力。　　弹力产生于直接接触的物体之间，并且以物体产生弹性形变为先决条件。所以，凡是相互接触而且发生弹性形变的物体之间都存在着弹力的相互作用。同时，由于产生形变，物体内部各部分之间也存在着弹力相互作用。　　物体的形变是多种多样的，所以产生的弹力也以各种不同形式表现出来。我们平时所说的压力、支持力、拉力、推力、张力等等，这些名称是从力的作用效果而加以区分的，它们的实质都是由于物体发生形变而产生的，所以这些力实质上都是弹力。　　当物体发生形变时，它的内部产生的弹力一般是不相等的。例如，在图中，在外力F的作用下，绳索同物体一起以加速度a运动。设绳索中c点与d点之间的绳的质量为m，c、d两点处受到Be段和dA段绳的作用发生形变而产生的张力为Tb和Ta。根据牛顿第二定律得到Ta－Tb＝ma，即Ta＝Tb＋ma。这个式子说明，绳索中的弹力（即张力）在各点是不相等的。在中学物理中，为了简化问题，认为绳索中各点张力大小都相等，这样考虑的条件是必须忽略绳索的质量，即m绳＝0。

　　在弹性限度内，弹力的大小跟形变成正比；达到平衡时，弹力大小等于引起形变的外力。弹力的方向就两个物体之间来说，总是跟引起形变的作用力的方向相反。两个坚硬物体之间由于拉伸或压缩形变产生的弹力，其方向垂直于接触面，并且与形变的趋向相反；绳索等柔软物体与其他物体之间由于拉伸形变而产生的弹力，其方向沿柔软物体本身，也和形变的趋向相反。　　下面分析一下弹力产生的原因。在弹性限度内，物体受到外力作用发生形变时，物质的分子之间要发生相对位移，这时，分子间的引力与斥力的平衡状态被破坏。当对物体施加压力时，分子之间的距离变小，斥力较引力增加的快，分子之间斥力作用占优势，物体就表现出弹性压力；如果对物体施加拉力，就会增大分子之间的距离，此时引力比斥力增加的快，分子间引力作用占优势，物体就表现出弹性张力。当外力撤去后，正是这种引力或斥力作用，使物体恢复原来的形状。