弹性和弹性形变

物体受力发生形变是力的作用效果之一。在有些情况下，物体受力发

生的形变并不明显，我们可以用实验方法把不易觉察的微小形变显示出来(图 1－6)。例如在烧瓶中盛满染有颜色的水，用带细玻璃管的橡皮塞塞紧烧瓶，使染色水在管内上升一段高度［图 1－6(a)］。当用手指紧压瓶底

时，玻璃管内的水位升高；手放松时，管内水柱高度又恢复到原来位置。再如，在水平桌面上竖立两块平面镜 M1 和 M2，它们的反射面是平行的。用一细束平行光照射在 M1 上，调节入射角，使从 M1 上反射的光线能照射到 M2 上，由 M2 再次反射到墙上形成一个光斑 P。用力压一下桌面，桌面发生微小弯曲，M1、M2 两块镜面不再平行，光线在 M1 和 M2 上的入射角和反射角都

发生改变，可以看到墙上光斑向下移动。不压桌面时，光斑又回到原来位置［图 1—6(b)］。

以上两个实验表明，烧瓶和桌面受到力的作用时都发生了形变，当力停止作用后，它们又都能恢复原来的形状。

停止用力后，能完全消失的形变，叫做弹性形变。固体的这种能恢复 它原来形状的性质，叫做弹性。

上述实验中的烧瓶和桌面都具有弹性，观察到的形变都是弹性形变。本章导图 3 球拍击球时，球和球拍都发生了形变，它们都具有弹性，它们的形变也都是弹性形变。常见的弹性形变有拉伸、压缩、切变、弯曲和扭转等几种。

固体材料发生弯曲时，在靠近凸面的物质层发生拉伸形变，在靠近凹面的物质层发生压缩形变，可以推想在材料的中间，一定存在既不发生拉伸形变，又不发生压缩形变的物质层，叫做中性面。中性面物质层不承担力，离中性面越远的物质层，形变越大，承担的力也就越大[图 1－7(a)]。在工程技术上，常把抗弯曲形变的构件设计成空心的，如住宅的楼板等。这样，既节省了原材料，又减轻了构件的自重。工字钢、槽钢和直角钢[图1－7(b)]就是根据这个道理设计制造的。

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固体在不同的受力情况下，发生的形变有些是很复杂的。课本彩图 2 是用光学方法显示的、悬挂重物后模型吊钩内部受力的情况，从彩色条纹的不均匀分布可以知道，吊钩内各部分发生弹性形变的程度是不同的，受力也是不均匀的。