Elastická síla a Hookův zákon

Hookeův zákon je zákon fyziky, který určuje deformaci, kterou prochází elastické těleso silou.

Teorie uvádí, že roztažení elastického objektu je přímo úměrné síle, která na něj působí.

Jako příklad si můžeme představit jaro. Při protahování působí silou, která je v rozporu s provedeným pohybem. Čím větší je použitá síla, tím větší bude její deformace.

Na druhou stranu, když pružina na ni nepůsobí silou, říkáme, že je v rovnováze.

Věděl jsi?

Hookeův zákon je pojmenován po anglickém vědci Robertu Hookeovi (1635-1703).

Vzorec

Hookův zákon je vyjádřen následovně:

F = k. tam

odkud,

F: síla působící na pružné tělo
K.: konstanta pružnosti nebo konstanta proporcionality
tam: nezávislá proměnná, tj. utrpěná deformace

Podle mezinárodního systému (SI) se síla (F) měří v Newtonech (N), elastická konstanta (K) v Newtonech na metr (N / m) a proměnná (Δl) v metrech (m).

Poznámka: Trpěla variace deformace Al = L - L₀, může být označen X. Všimněte si, že L je konečná délka pružiny a L₀, počáteční délka.

Hookeův zákonový experiment

Abychom potvrdili Hookův zákon, můžeme provést malý experiment s pružinou připojenou k podpěře.

Když jej zatáhneme, vidíme, že síla, kterou aplikujeme na jeho protažení, je přímo úměrná síle, kterou vyvíjí, ale v opačném směru.

Jinými slovy, deformace pružiny se zvyšuje úměrně se silou na ni působící.

Grafický

Abychom lépe porozuměli experimentu s Hookeovým zákonem, je vytvořena tabulka. Všimněte si toho Al nebo x odpovídá deformaci pružiny a Fnebo P odpovídá síle, kterou váhy působí na pružinu.

Pokud tedy P = 50 N a x = 5 m, máme:

F (N)	50	100	150
x (m)	5	10	15

Po zaznamenání hodnot vykreslíme F proti x.

Cvičení na přijímací zkoušky se zpětnou vazbou

1. (UFSM) Během silových cvičení prováděných běžcem se používá gumička připevněná k jejich břichu. Při startu získá sportovec následující výsledky:

Týden	1	2	3	4	5
Δx (cm)	20	24	26	27	28

Maximální síla, kterou sportovec dosáhne s vědomím, že elastická konstanta popruhu je 300 N / m a že se řídí Hookovým zákonem, je v N:

a) 23520
b) 17600
c) 1760
d) 840
e) 84

Viz odpověď

Alternativní a

2. (UFU-MG) Lukostřelba je olympijským sportem od druhé olympiády v Paříži v roce 1900. Příď je zařízení, které přeměňuje elastickou potenciální energii uloženou při napnutí tětivy na kinetickou energii, která se přenáší na šíp.

V experimentu změříme sílu F potřebnou k napnutí luku do určité vzdálenosti x a získáme následující hodnoty:

F (N)	160	320	480
x (cm)	10	20	30

Hodnota a jednotky elastické konstanty oblouku, k, jsou:

a) 16 m / N
b) 1,6 kN / m
c) 35 N / m
d) 5/8 x 10^-2 m / N

Viz odpověď

Alternativa b

3. (UFRJ-RJ) Systém znázorněný na obrázku (vozíky stejné hmotnosti spojené se stejnými pružinami) je zpočátku v klidu a může se pohybovat se zanedbatelným třením na vodorovných kolejnicích:

Konstantní síla působí na volný konec pružiny 3, rovnoběžně s kolejnicemi a orientovaná doprava. Po tlumení počátečních oscilací se sestava pohybuje v bloku doprava. V této situaci, kde l1, l2 a l3 jsou příslušné délky pružin 1, 2 a 3, označte správnou alternativu:

a) l1> l2> l3
b) l1 = l2 = l3
c) l1 d) l1 = l2 e) l1 = l2> l3

Viz odpověď

Alternativní c

Chcete vědět více? Přečtěte si také články:

• Síla
• Elastická pevnost
• Potenciální energie
• Elastická potenciální energie