Elastisk kraft og Hookes lov

Hookes lov er en fysiklov, der bestemmer deformationen, som en elastisk krop gennemgår gennem en kraft.

Teorien siger, at strækningen af ​​en elastisk genstand er direkte proportional med den kraft, der påføres den.

Som et eksempel kan vi tænke på en fjeder. Når den strækkes, udøver den en kraft, der strider mod den udførte bevægelse. Jo større den påførte kraft er, desto større bliver dens deformation.

På den anden side, når fjederen ikke har en kraft, der virker på den, siger vi, at den er i balance.

Vidste du?

Hookes lov er opkaldt efter den engelske videnskabsmand Robert Hooke (1635-1703).

Formel

Hookes lovformel udtrykkes som følger:

F = k. der

hvorfra,

F: kraft påført det elastiske legeme
K: elastisk konstant eller proportionalitetskonstant
der: uafhængig variabel, dvs. deformationen lidt

Ifølge det internationale system (SI) måles kraften (F) i Newton (N), den elastiske konstant (K) i Newton pr. Meter (N / m) og variablen (Al) i meter (m).

Bemærk: Variationen i deformationen lidt Δl = L - L₀, kan angives med

x. Bemærk, at L er den endelige længde af fjederen og L.₀, den oprindelige længde.

Hookes loveksperiment

For at bekræfte Hookes lov kan vi udføre et lille eksperiment med en fjeder fastgjort til en støtte.

Når vi trækker det, kan vi se, at den kraft, vi anvender for at strække den, er direkte proportional med den kraft, den udøver, men i den modsatte retning.

Med andre ord stiger fjederens deformation i forhold til den kraft, der påføres den.

Grafisk

For bedre at forstå Hookes loveksperiment laves der en tabel. Læg mærke til det Δl eller x svarer til fjederens deformation og Feller P svarer til den kraft, som vægtene udøver på fjederen.

Således, hvis P = 50N og x = 5 m, har vi:

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

Efter at have noteret værdierne plotter vi F versus x.

Entréeksamen Øvelser med feedback

1. (UFSM) Under styrkeøvelser, der udføres af en løber, anvendes et elastik, der er fastgjort til deres underliv. I start opnår atlet følgende resultater:

Uge	1	2	3	4	5
Δx (cm)	20	24	26	27	28

Den maksimale kraft, som atleten når, velvidende at remens elastiske konstant er 300 N / m, og at den overholder Hookes lov, er i N:

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

Se svar

Alternativ og

2. (UFU-MG) Bueskydning har været en olympisk sport siden det andet OL i Paris, i 1900. Buen er en enhed, der konverterer elastisk potentiel energi, der opbevares, når buestrengen spændes, til kinetisk energi, som overføres til pilen.

I et eksperiment måler vi kraften F, der er nødvendig for at spænde buen til en bestemt afstand x og opnå følgende værdier:

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

Værdien og enhederne af den elastiske konstant, k, af buen er:

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

Se svar

Alternativ b

3. (UFRJ-RJ) Systemet, der er repræsenteret i figuren (vogne af samme masse forbundet med identiske fjedre) er oprindeligt i ro og kan bevæge sig med ubetydelig friktion på vandrette skinner:

En konstant kraft påføres den frie ende af fjederen 3, parallelt med skinnerne og orienteret mod højre. Efter at de indledende svingninger er dæmpet, bevæger samlingen sig i en blok til højre. I denne situation, hvor l1, l2 og l3 er de respektive længder af fjedre 1, 2 og 3, skal du markere det rigtige alternativ:

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

Se svar

Alternativ c

Vil du vide mere? Læs også artiklerne:

• Styrke
• Elastisk styrke
• Potentiel energi
• Elastisk potentiel energi