НА законвкука заявява, че когато пружина се деформира от някои сила външен, a силаеластична възстановителен започва да се упражнява в същотопосока и в смисълпротивоположна към външна сила. Тази еластична сила от своя страна е променлива и зависи от размера на деформацията, която понася пружината.
Вижсъщо:Трикове с формула по физика
Закон на Хук и еластична сила
Според Законът на Хук, когато сила се прилага върху пружина, тя е в състояние да деформира пружината, следователно пружината произвежда сила, противоположна на външната сила, наречена силаеластична. Тази сила става по-голяма според деформация на пролетта. вижте формула използва се за изчисляване на силаеластична:
Fтой - якост на опън (N)
k - еластична константа (N / m)
x - деформация на пружината (m)
Във формулата по-горе е възможно да се наблюдава наличието на a сигналотрицателен. Този знак се отнася до смисъл на еластичната сила, която винаги е противоположна на вариацията в дължината, понесена от пружината (x). Ако това изменение е положително, силата е отрицателен, тоест има смисълпротивоположна.
Графика на закона на Хук
Въз основа на формулата по-горе, можем да изградим графика, която свързва еластичната сила с модула на деформацията на пружината. При това графиката ще има следния профил:
Анализирайки графиката по-горе, е възможно да се забележи, че когато на пружината се приложи сила от 40 N, нейната деформация е 0,5 m. В допълнение, силата на пружината също има модул от 40 N, според Третият закон на Нютон, закона на действие и реакция. Нека изчислим постояннаеластична от въпросната пролет въз основа на модула на силаеластична.
Изчислението показва, че постояннаеластична тази пролет е 80 N / m, но какво означава това? По-долу предлагаме кратка тема, посветена на еластичната константа и нейното значение.
Пружинна еластична константа
НА постояннаеластична измерва твърдостта на пружината, т.е. силата, която е необходима, за да накара пружината да страда деформация. Пружините, които имат големи еластични константи, се деформират по-трудно, тоест, за да се промени дължината им, е необходимо да се приложи по-голяма сила. Еластичната константа е a скаларно величие, и мерната му единица, според Международна система от единици, е N / m (нютон на метър).
представете си, че а пролетта има константа на еластичност 800 N / m. Тази пружина ще трябва да бъде компресирана или опъната със сила най-малко 800 N, за да се промени дължината й с 1 m. По този начин, ако искахме тази пролет да има дължината си да варира с 0,5 m, минималната сила, необходима за това, ще бъде 400 N.
Прочетете също: Пет съвета за решаване на физически упражнения
Деформация на пружината или удължаване
НА деформация или удължаване е мярката за вариацията на дължината на пружината. В този смисъл може да се изчисли чрез разлика между дължинаФинал това е дължинапървоначална на пролетта. Когато пружината е в първоначалния си размер, свободна от действието на сили, които я деформират, няма удължаване.
x - деформация на пружината (m)
LF - крайна дължина на пружината (m)
L0 - начална дължина на пружината (m)
Имайте предвид, че във формулата по-горе, ако крайната дължина на пружината (LF) е по-голяма от първоначалната дължина (L0), деформацията ще бъде положителен (x> 0); в противен случай, когато крайната дължина на пружината е по-малка от първоначалната дължина, деформацията ще бъде отрицателен (x <0).
Вижте също:Седем най-често срещани грешки, допуснати при изучаването на физиката
Решени упражнения по закона на Хук
Въпрос 1) Пружина с еластична константа, равна на 200 N / m, има дължина 20 cm. Когато е подложена на външна сила, дължината на тази пружина става 15 cm. Определете величината на еластичната сила, упражнявана от пружината при компресиране с 15 cm.
а) 40 N / m
б) 10 N / m
в) 30 N / m
г) 15 N / m
д) 25 N / m
Шаблон: буква Б
Деформацията на пружината се измерва чрез разликата между първоначалната й дължина и нейния размер, когато е подложена на външна сила. В този случай удължението на пружината е 5 cm или 0,05 m. Въз основа на това, нека направим изчисленията:
Въпрос 2) Когато се компресира от сила 4 N, пружина променя дължината си с 1,6 cm (0,016 m). Еластичната константа на тази пружина, в N / m, е около:
а) 6,4 N / m
б) 500 N / m
в) 250 N / m
г) 256 N / m
д) 12,8 N / m
Шаблон: буква В.
Нека направим изчислението според закона на Хук:
Въпрос 3) По отношение на еластичната сила, описана математически от закона на Хук, маркирайте алтернативата ПРАВИЛНО:
а) Колкото по-голяма е еластичната константа на пружина, толкова по-малко сила е необходима за нейното деформиране.
б) Еластичната сила е обратно пропорционална на удължението на пружината.
в) Силата, която се упражнява върху пружината, деформирайки я, е равна на еластичната сила, генерирана от пружината.
г) Еластичната сила има максималната си стойност, когато пружината е в първоначалната си форма.
д) Пролетната константа е скаларно количество, измерено в нютони на грам.
Шаблон: буква Б
Нека разгледаме алтернативите:
The) фалшив: Колко по-малки е еластичната константа на пружина, толкова по-малко сила е необходима за нейното деформиране.
Б) фалшив: Еластичната здравина е директно пропорционално на удължението на пружината.
в) Вярно.
д) фалшив: Еластичната здравина има своята стойност Минимум когато пружината е в първоначалната си форма.
и) фалшив: Еластичната константа на пружината е скаларна величина, измерена в нютони за метро.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика