THE elastická síla a platnost reakce elastických materiálů, která je v rozporu s vnější silou, která jej stlačuje nebo natahuje. Vzorec pro pružnou sílu je uveden pomocí Hookův zákon, který dává sílu do vztahu k deformaci pružiny. Jeho hodnotu tedy můžeme zjistit pomocí součinu deformace, kterou utrpěla elastická konstanta materiálu.
Vědět více: Hmotnostní síla — gravitační síla vytvářená druhým masivním tělesem
Témata v tomto článku
- 1 - Shrnutí o elastické síle
-
2 - Co je elastická síla?
- Video Hookův zákon
-
3 - Jaký je vzorec pro pružnou sílu?
- Elastická konstanta
- 4 - Práce pružné síly
- 5 - Jak vypočítat pružnou sílu?
- 6 - Cvičení řešená na pružné síle
Shrnutí pevnosti v tahu
Pružná síla určuje deformaci, kterou pružina utrpí.
Jeho výpočet se provádí pomocí Hookova zákona.
Hookův zákon říká, že síla je úměrná deformaci pružiny.
Hookův zákon se poprvé objevil ve formě anagram „ceiiinosssttuv“, což znamená „ut tensio, sic vis“ a znamená: „Jako deformace, tak síla“.
Elastická konstanta se zabývá snadností nebo obtížností deformace pružiny a je definována rozměry a povahou elastického materiálu.
Práce síly pružiny je určena součinem konstanty pružiny a druhé mocniny deformace pružiny, vše děleno dvěma.
Jak vzorec elastické síly, tak její práce mají záporné znaménko, které představuje tendenci síly být opačný k pohybu pružiny.
Nepřestávej teď... Po reklamě je toho víc ;)
Co je elastická síla?
Elastická síla je síla spojená s deformací pružiny nebo jiných materiálů, jako jsou gumy a gumičky. Působí v opačném směru než síla, kterou tělo přijímá. To znamená, že pokud pružinu zatlačíme na její stlačení, udělá stejnou sílu, ale v opačném směru, s cílem její dekomprese.
Jeho výpočet se provádí pomocí Hookova zákona, který v roce 1678 vyslovil Robert Hooke (1635–1703) ve formě anagramu „ceiiinosssttuv“, aby si své informace vyhradil pro sebe. Teprve po dvou letech to rozluštil jako „ut tensio, sic vis“, což znamená „jako deformace, tak síla“, představující vztah úměrnosti existující mezi silou a deformací.
→ Video Hookův zákon
Jaký je vzorec pro pružnou sílu?
Vzorec elastické síly, tedy Hookeův zákon, je vyjádřen takto:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
O tom, co:
\(∆x=xf-xi\)
\(Žluč}\): elastická síla, tj. síla vyvíjená pružinou, měřená v Newtonech \([N]\).
k: konstanta pružiny, měřená v [\(N/m\)].
\(∆x\): změna deformace pružiny (také nazývaná prodloužení), měřená v metrech [\(m\)].
\(x_i\): počáteční délka pružiny, měřená v metrech [\(m\)].
\(x_f\): konečná délka pružiny, měřená v metrech [\(m\)].
Důležité: Záporné znaménko ve vzorci existuje, protože síla má tendenci bránit přemístění tělesa s cílem dosáhnout rovnováhy systému, jako na obrázku 2 níže.
Pokud však \(F_{el}>0\) pro \(x<0\)jako na obrázku 1, dochází ke stlačení pružiny. Už je \(F_{el}<0\) pro \(x>0\)jako na obrázku 3 je pružina natažena.
→ Elastická konstanta
Konstanta pružiny určuje tuhost pružiny, tedy jak velká síla je potřeba k deformaci pružiny. Jeho hodnota závisí výhradně na povaze materiálu, ve kterém byl vyroben, a jeho rozměrech. Proto, čím větší je konstanta pružiny, tím obtížnější je deformace.
elastická silová práce
Každá síla funguje. Takže silovou práci elastický se zjistí pomocí vzorce:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Předpokládejme, že Xi=0 a volání XF v X, máme jeho nejznámější podobu:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): práce pružné síly, měřená v joulech [J].
k: konstanta pružiny, měřená v [Ne/m].
\(x_i\): počáteční délka pružiny, měřená v metrech [m].
\(x_f\) nebo X: konečná délka pružiny, měřená v metrech [m].
Přečtěte si také: Tahová síla — síla působící na lana nebo dráty
Jak vypočítat elastickou sílu?
Z matematického hlediska se pružná síla vypočítá prostřednictvím svého vzorce a kdykoli pracujeme s pružinami. Níže uvidíme příklad, jak vypočítat sílu pružiny.
Příklad:
S vědomím, že konstanta pružiny je rovna 350 N/m, určete sílu potřebnou k deformaci pružiny o 2,0 cm.
Řešení:
Sílu potřebnou k deformaci pružiny vypočítáme pomocí Hookova zákona:
\(F_{el}=k\bullet x\)
Převedení napětí 2 cm na metry a dosazení hodnoty konstanty pružiny:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Cvičení řešená na pružné síle
Otázka 1
Při stlačení silou 10 N změní pružina svou délku o 5 cm (0,05 m). Konstanta pružiny této pružiny v N/m je přibližně:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Řešení:
Alternativa D
Výpočet provedeme pomocí Hookova zákona:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
otázka 2
Pružina s konstantní pružinou 500 N/m je stlačena silou 50 N. Na základě těchto informací vypočítejte, jaká je v centimetrech deformace, kterou pružina utrpěla působením této síly.
A) 100
B) 15
C) 0,1
D) 1000
E) 10
Řešení:
Alternativa E
Deformaci pružiny vypočítáme pomocí Hookova zákona:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\odrážka x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Autor: Pâmella Raphaella Melo
Učitel fyziky
Chtěli byste odkazovat na tento text ve školní nebo akademické práci? Koukni se:
MELO, Pâmella Raphaella. "elastická síla"; Brazilská škola. K dispozici v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-elastica.htm. Zpřístupněno 27. dubna 2022.
