§ 60. Деформации в покоящихся телах, вызванные силой тяжести.

Рассмотрим, как возникают деформации, если кроме сил, возникающих при соприкосновении, на покоящееся тело действует и сила тяжести.

Возьмем мягкую цилиндрическую пружину и медленно опустим ее одним концом на стол. Пружина окажется сжатой (рис. 81). Происходит эта деформация следующим образом: после того как нижний виток пружины коснулся поверхности стола, этот виток перестает двигаться, верхние же витки пружины продолжают опускаться и приближаются к нижним виткам; пружина сжимается, и появляются силы упругости; движение верхних витков прекращается только тогда, когда возникшая в результате сжатия сила упругости будет в любом месте пружины действовать на вышележащие витки с силой, равной их весу. Но для этого витки пружины должны быть сжаты тем сильнее, чем ниже они расположены, так как действующая с их стороны сила упругости должна уравновешивать вес большего числа витков.

Рис. 81. Неравномерное сжатие пружины

Рис. 82. Неравномерное растяжение пружины

Таким образом, при действии силы тяжести на покоящееся на подставке тело оно оказывается деформированным

неравномерно, а значит, и возникшие силы упругости распределены вдоль тела также неравномерно: деформации и силы упругости наиболее велики внизу, у подставки, и постепенно уменьшаются до нуля к верхнему, свободному концу пружины. Точно так же пружина, прикрепленная верхним концом к подвесу, оказывается растянутой (рис. 82), причем растяжение витков тем сильнее, чем ближе они к подвесу.

Подобно пружине, всякое другое тело, опирающееся на подставку или укрепленное на подвесе, оказывается соответственно сжатым или растянутым. Именно потому, что тело оказывается деформированным, оно действует с определенной силой на подставку или подвес. На подставку или подвес действует не сила тяжести (эта сила действует на само тело), а сила, обусловленная деформацией тела; эту силу и называют весом (ср. § 55). Сила тяжести является лишь причиной возникновения деформаций.

Рис. 83. Прогиб опоры

Вместе с самим телом оказывается деформированной и подставка, на которой тело лежит (рис. 83), или подвес, на котором оно висит. Растяжение пружины динамометра, к крючку которого подвешена гиря,— это пример деформации подвеса. Сила, действующая на тело со стороны подставки или подвеса,— это сила упругости со стороны деформированных подставки или подвеса. Тело оказывается в равновесии под действием этой силы упругости и силы тяжести, на него действующей. Каждая часть тела также находится в равновесии под действием силы тяжести и упругих сил, действующих на данную часть тела со стороны прилегающих к ней частей тела.