Elastische Kraft und Hookesches Gesetz

Das Hookesche Gesetz ist ein physikalisches Gesetz, das die Verformung eines elastischen Körpers durch eine Kraft bestimmt.

Die Theorie besagt, dass die Dehnung eines elastischen Körpers direkt proportional zur auf ihn ausgeübten Kraft ist.

Als Beispiel können wir uns eine Feder vorstellen. Beim Dehnen übt es eine Kraft entgegen der ausgeführten Bewegung aus. Je größer die aufgebrachte Kraft ist, desto größer wird ihre Verformung sein.

Auf der anderen Seite, wenn keine Kraft auf die Feder einwirkt, sagen wir, dass sie im Gleichgewicht ist.

Wusstest du schon?

Das Hookesche Gesetz ist nach dem englischen Wissenschaftler Robert Hooke (1635-1703) benannt.

Formel

Die Formel des Hookeschen Gesetzes wird wie folgt ausgedrückt:

F = k. Dort

wovon,

F: auf den elastischen Körper ausgeübte Kraft
K: elastische Konstante oder Proportionalitätskonstante
Dort: unabhängige Variable, d. h. die erlittene Verformung

Nach dem Internationalen System (SI) wird die Kraft (F) in Newton (N), die Elastizitätskonstante (K) in Newton pro Meter (N/m) und die Größe (Δl) in Meter (m) gemessen.

Hinweis: Die Variation der erlittenen Verformung l = L - L₀, kann angezeigt werden durch x. Beachten Sie, dass L die endgültige Länge der Feder ist und L₀, die Anfangslänge.

Experiment zum Hookeschen Gesetz

Um das Hookesche Gesetz zu bestätigen, können wir ein kleines Experiment mit einer an einer Stütze befestigten Feder durchführen.

Wenn wir daran ziehen, können wir sehen, dass die Kraft, die wir zum Strecken aufwenden, direkt proportional zu der Kraft ist, die es ausübt, jedoch in die entgegengesetzte Richtung.

Mit anderen Worten, die Verformung der Feder nimmt proportional zu der auf sie ausgeübten Kraft zu.

Grafik

Um das Experiment Hooke's Law besser zu verstehen, wird eine Tabelle erstellt. Beachte das l oder x entspricht der Verformung der Feder, und Foder P entspricht der Kraft, die die Gewichte auf die Feder ausüben.

Für P = 50N und x = 5 m gilt:

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

Nachdem wir die Werte notiert haben, zeichnen wir F gegen x.

Aufnahmeprüfungsübungen mit Feedback

1. (UFSM) Bei Kraftübungen eines Läufers wird ein am Bauch befestigtes Gummiband verwendet. Bei Starts erhält der Athlet die folgenden Ergebnisse:

Woche	1	2	3	4	5
x (cm)	20	24	26	27	28

Die maximale Kraft, die der Athlet erreicht, wenn er weiß, dass die elastische Konstante des Bandes 300 N/m beträgt und das Hookesche Gesetz gehorcht, beträgt in N:

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

Siehe Antwort

Alternativ und

2. (UFU-MG) Bogenschießen ist seit den zweiten Olympischen Spielen in Paris im Jahr 1900 eine olympische Sportart. Der Bogen ist ein Gerät, das beim Spannen der Bogensehne gespeicherte elastische potentielle Energie in kinetische Energie umwandelt, die auf den Pfeil übertragen wird.

In einem Experiment messen wir die Kraft F, die erforderlich ist, um den Bogen auf einen bestimmten Abstand x zu spannen, und erhalten folgende Werte:

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

Der Wert und die Einheiten der elastischen Konstanten k des Bogens sind:

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

Siehe Antwort

Alternative b

3. (UFRJ-RJ) Das in der Abbildung dargestellte System (Wagen gleicher Masse verbunden mit identischen Federn) ist zunächst in Ruhe und kann sich mit vernachlässigbarer Reibung auf horizontalen Schienen bewegen:

Auf das freie Ende der Feder 3 wird eine konstante Kraft ausgeübt, parallel zu den Schienen und nach rechts ausgerichtet. Nachdem die Anfangsschwingungen gedämpft sind, bewegt sich die Baugruppe blockweise nach rechts. Markieren Sie in dieser Situation, wo l1, l2 und l3 die jeweiligen Längen der Federn 1, 2 und 3 sind, die richtige Alternative:

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

Siehe Antwort

Alternative c

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