DET elastisk kraft og kraft reaktion af elastiske materialer, som er i modsætning til den ydre kraft, der komprimerer eller strækker den. Formlen for den elastiske kraft er angivet ved Hookes lov, som relaterer kraften til fjederdeformationen. Således kan vi finde dens værdi gennem produktet af deformationen, som materialets elastiske konstant lider.
Få mere at vide: Vægtkraft — tyngdekraften produceret af et andet massivt legeme
Emner i denne artikel
- 1 - Sammenfatning om elastisk kraft
-
2 - Hvad er elastisk kraft?
- Hookes lov video
-
3 - Hvad er formlen for elastisk kraft?
- Elastisk konstant
- 4 - Arbejde med den elastiske kraft
- 5 - Hvordan beregner man den elastiske kraft?
- 6 - Øvelser løst på elastisk kraft
Opsummering af trækstyrke
Den elastiske kraft bestemmer deformationen af fjederen.
Dens beregning udføres ved hjælp af Hookes lov.
Hookes lov siger, at kraften er proportional med fjederens deformation.
Hookes lov dukkede først op i form af anagram "ceiiinosssttuv", som står for "ut tensio, sic vis" og betyder: "Som deformation, så kraft."
Den elastiske konstant beskæftiger sig med letheden eller vanskeligheden ved at deformere fjederen og er defineret af dimensionerne og beskaffenheden af det elastiske materiale.
Fjederkraftens arbejde bestemmes af produktet af fjederkonstanten og kvadratet af fjederbelastningen, alle divideret med to.
Både den elastiske kraftformel og dens job har et negativt fortegn, som repræsenterer kraftens tendens til at være modsat fjederens bevægelse.
Stop ikke nu... Der er mere efter annoncen ;)
Hvad er elastisk kraft?
Den elastiske kraft er kraft forbundet med deformation af fjederen eller andre materialer, såsom gummi og gummibånd. Det virker i modsat retning af den kraft, som kroppen modtager. Det vil sige, at hvis vi skubber fjederen med henblik på dens kompression, vil den gøre den samme kraft, men i den modsatte retning og sigte mod dens dekompression.
Dens beregning er foretaget ved hjælp af Hookes lov, udtalt i 1678 af Robert Hooke (1635-1703) i form af anagrammet "ceiiinosssttuv", for at reservere dens information til sig selv. Først efter to år dechiffrerede han det som "ut tensio, sic vis", hvilket betyder "som deformation, så kraft", der repræsenterer proportionalitetsforhold mellem kraft og deformation.
→ Hookes lov video
Hvad er formlen for elastisk kraft?
Formlen for elastisk kraft, det vil sige Hookes lov, er udtrykt ved:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
På hvilke:
\(∆x=xf-xi\)
\(Galle}\): den elastiske kraft, det vil sige den kraft, som fjederen udøver, målt i Newton \([N]\).
k: fjederkonstanten, målt i [\(N/m\)].
\(∆x\): ændringen i fjederdeformation (også kaldet forlængelse), målt i meter [\(m\)].
\(x_i\): den oprindelige længde af fjederen, målt i meter [\(m\)].
\(x_f\): fjederens endelige længde, målt i meter [\(m\)].
Vigtig: Det negative fortegn i formlen eksisterer, fordi kraften har en tendens til at modsætte sig kroppens forskydning og sigter mod systemets ligevægt, som i figur 2 nedenfor.
Men hvis \(F_{el}>0\) til \(x<0\), som i figur 1, er der kompression af fjederen. er allerede \(F_{el}<0\) til \(x>0\), som i figur 3, er fjederen strakt.
→ Elastisk konstant
Fjederkonstanten bestemmer fjederens stivhed, det vil sige hvor meget kraft der skal til for at fjederen deformeres. Dens værdi afhænger udelukkende af arten af det materiale, hvori det blev lavet, og dets dimensioner. Derfor, jo større fjederkonstanten er, jo sværere er det at deformere.
elastisk kraftarbejde
Hver kraft virker. Så styrkearbejde elastik findes ved hjælp af formlen:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Forudsat det xjeg=0 og ringer xf i x, vi har dens bedst kendte form:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): arbejdet med den elastiske kraft, målt i Joule [J].
k: fjederkonstanten, målt i [Ingen/m].
\(x_i\): den oprindelige længde af fjederen, målt i meter [m].
\(x_f\) eller x: fjederens endelige længde, målt i meter [m].
Læs også: Trækkraft - kraften påført reb eller ledninger
Hvordan beregner man den elastiske kraft?
Ud fra et matematisk synspunkt beregnes den elastiske kraft gennem sin formel, og når vi arbejder med fjedre. Nedenfor vil vi se et eksempel på, hvordan man beregner fjederkraften.
Eksempel:
Ved at vide, at fjederkonstanten for en fjeder er lig med 350 N/m, skal du bestemme den kraft, der kræves for at deformere fjederen med 2,0 cm.
Løsning:
Vi vil beregne den kraft, der kræves for at deformere fjederen ved hjælp af Hookes lov:
\(F_{el}=k\bullet x\)
Omdannelse af belastningen på 2 cm til meter og erstatning af værdien af fjederkonstanten:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Øvelser løst på elastisk kraft
Spørgsmål 1
Når den presses sammen med en kraft på 10 N, ændrer en fjeder sin længde med 5 cm (0,05 m). Fjederkonstanten for denne fjeder, i N/m, er ca.
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Løsning:
Alternativ D
Vi vil lave beregningen ved hjælp af Hookes lov:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
spørgsmål 2
En fjederkonstant på 500 N/m presses af en kraft på 50 N. Baseret på disse oplysninger skal du beregne, hvad der i centimeter er den deformation, som fjederen lider på grund af anvendelsen af denne kraft.
A) 100
B) 15
C) 0,1
D) 1000
E) 10
Løsning:
Alternativ E
Vi vil beregne deformationen af fjederen ved hjælp af Hookes lov:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\bullet x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Af Pâmella Raphaella Melo
Fysiklærer
Vil du referere til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:
MELO, Pâmella Raphaella. "elastisk kraft"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-elastica.htm. Tilgået den 27. april 2022.
