ال قانونفيصنارة صيد تنص على أنه عندما يكون الربيع مشوهًا من قبل البعض الخضوع ل خارجي ، أ الخضوع لالمرن التصالحية تبدأ في أن تمارس في نفساتجاه وفي اشارةعكس لقوة خارجية. هذه القوة المرنة ، بدورها ، متغيرة وتعتمد على حجم التشوه الذي يعاني منه الزنبرك.
نظرةأيضا:حيل صيغة الفيزياء
قانون هوك والقوة المرنة
وفقا ل قانون هوك، عندما يتم تطبيق قوة على زنبرك ، يكون قادرًا على تشويه الزنبرك ، وبالتالي ينتج الزنبرك قوة معاكسة للقوة الخارجية ، تسمى الخضوع لالمرن. تصبح هذه القوة أكبر وفقًا لـ تشوه من الربيع. انظر ال معادلة تستخدم لحساب الخضوع لالمرن:
Fهو - قوة الشد (N)
ك - ثابت مرن (N / m)
x - تشوه الربيع (م)
في الصيغة أعلاه ، من الممكن ملاحظة وجود ملف الإشارةنفي. هذه العلامة تخص اشارة للقوة المرنة ، والتي تكون دائمًا معاكسة للتغير في الطول الذي يعاني منه الزنبرك (x). إذا كان هذا الاختلاف موجبًا ، تكون القوة نفي، هذا هو ، لديه اشارةعكس.
الرسم البياني لقانون هوك
بناءً على الصيغة أعلاه ، يمكننا بناء رسم بياني يربط قوة المرونة بمعامل تشوه الزنبرك. عند القيام بذلك ، سيكون للرسم ملف التعريف التالي:
عند تحليل الرسم البياني أعلاه ، من الممكن ملاحظة أنه عند تطبيق قوة مقدارها 40 نيوتن على الزنبرك ، يكون تشوهه 0.5 م. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معامل قوة الزنبرك هو 40 نيوتن ، وفقًا لـ قانون نيوتن الثالث، قانون عمل و تفاعل. دعنا نحسب ثابتالمرن من هذا الربيع في السؤال على أساس وحدة من الخضوع لالمرن.
يشير الحساب إلى أن ملف ثابتالمرن هذا الربيع 80 نيوتن / م ولكن ماذا يعني ذلك؟ بعد ذلك ، نقدم موضوعًا موجزًا مخصصًا للثابت المرن ومعناه.
ثابت الربيع المرن
ال ثابتالمرن يقيس صلابة الزنبرك ، أي القوة اللازمة لجعل الزنبرك يعاني تشوه. من الصعب تشويه الينابيع التي تحتوي على ثوابت مرنة كبيرة ، أي لجعل طولها مختلفًا ، من الضروري تطبيق قوة أكبر. الثابت المرن هو أ العظمة العددية، ووحدة قياسها ، وفقًا لـ النظام الدولي للوحدات، هو N / م (نيوتن لكل متر).
تخيل أن أ ربيع ثابت مرن له 800 نيوتن / م. سيحتاج هذا الزنبرك إلى ضغطه أو شده بقوة لا تقل عن 800 نيوتن حتى يتغير طوله بمقدار متر واحد. وبالتالي ، إذا أردنا أن يتغير طول الربيع هذا بمقدار 0.5 متر ، فإن الحد الأدنى للقوة المطلوبة للقيام بذلك سيكون 400 نيوتن.
اقرأ أيضا: خمس نصائح لحل تمارين الفيزياء
تشوه الربيع أو استطالة
ال تشوه أو استطالة هو مقياس اختلاف طول الربيع. بهذا المعنى ، يمكن حسابه بواسطة فرق بين ال الطولنهائي انها ال الطولمبدئي من الربيع. عندما يكون الزنبرك في حجمه الأصلي ، خالٍ من تأثير القوى التي تشوهه ، فلا يوجد استطالة.
x - تشوه الربيع (م)
إلF - طول الربيع النهائي (م)
إل0 - طول الزنبرك الأولي (م)
لاحظ أنه في الصيغة أعلاه ، إذا كان الطول النهائي للربيع (إلF) أكبر من الطول الأولي (إل0) ، سيكون التشوه إيجابي (x> 0); خلاف ذلك ، عندما يكون الطول النهائي للزنبرك أقل من الطول الأولي ، سيكون التشوه نفي (× <0).
نرى أيضا:سبعة أخطاء شائعة في دراسة الفيزياء
تمارين حلها في قانون هوك
السؤال رقم 1) زنبرك له ثابت مرن يساوي 200 نيوتن / م ويبلغ طوله 20 سم. عند التعرض لقوة خارجية ، يصبح طول هذا الربيع 15 سم. أوجد مقدار القوة المرنة التي يمارسها الزنبرك عند ضغطه بمقدار 15 سم.
أ) 40 نيوتن / م
ب) 10 نيوتن / م
ج) 30 نيوتن / م
د) 15 نيوتن / م
ه) 25 نيوتن / م
قالب: حرف الباء.
يُقاس تشوه الزنبرك بالاختلاف بين طوله الأصلي وحجمه عند تعرضه لقوة خارجية. في هذه الحالة ، يكون استطالة الزنبرك 5 سم أو 0.05 م. بناءً على ذلك ، لنقم بالحسابات:
السؤال 2) عندما ينضغط الزنبرك بقوة مقدارها 4 نيوتن ، يغير الزنبرك طوله بمقدار 1.6 سم (0.016 م). الثابت المرن لهذا الربيع ، N / m ، حول:
أ) 6.4 نيوتن / م
ب) 500 نيوتن / م
ج) 250 نيوتن / م
د) 256 نيوتن / م
ه) 12.8 نيوتن / م
قالب: حرف C.
لنقم بالحساب وفقًا لقانون هوك:
السؤال 3) فيما يتعلق بالقوة المرنة ، الموصوفة رياضياً بواسطة قانون هوك ، حدد البديل صيح:
أ) كلما زاد الثابت المرن لنابض ، قلت القوة اللازمة لتشويهه.
ب) تتناسب القوة المرنة عكسياً مع استطالة الزنبرك.
ج) القوة التي تمارس على الزنبرك وتشوهه تساوي القوة المرنة الناتجة عن الزنبرك.
د) القوة المرنة لها أقصى قيمة لها عندما يكون الزنبرك في شكله الأصلي.
هـ) ثابت الزنبرك هو كمية قياسية تقاس بالنيوتن لكل جرام.
قالب: حرف الباء.
لنلقِ نظرة على البدائل:
ال) مزورة: كم ثمن الأصغر هو الثابت المرن للزنبرك ، فكلما قلت القوة اللازمة لتشويهه.
ب) مزورة: قوة المرونة مباشرة يتناسب مع استطالة الربيع.
ج) صحيح.
د) مزورة: القوة المرنة لها قيمتها الحد الأدنى عندما يكون الربيع في شكله الأصلي.
و) مزورة: الثابت المرن للربيع هو كمية قياسية ، تقاس بالنيوتن لكل مترو الانفاق.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء