Ο νόμοςσεάγκιστρο δηλώνει ότι όταν ένα ελατήριο παραμορφώνεται από μερικούς δύναμη εξωτερικό, α δύναμηελαστικό η αποκατάσταση αρχίζει να ασκείται στο ίδιοκατεύθυνση και στο έννοιααπεναντι απο στην εξωτερική δύναμη. Αυτή η ελαστική δύναμη, με τη σειρά της, είναι μεταβλητή και εξαρτάται από το μέγεθος της παραμόρφωσης που υφίσταται το ελατήριο.
Κοίταεπίσης:Φυσικά κόλπα τύπου
Ο νόμος του Hooke και η ελαστική δύναμη
Σύμφωνα με την Ο νόμος του Hooke, όταν μια δύναμη ασκείται σε ένα ελατήριο, μπορεί να παραμορφώσει το ελατήριο, κατά συνέπεια, το ελατήριο παράγει μια δύναμη αντίθετη από την εξωτερική δύναμη, που ονομάζεται δύναμηελαστικό. Αυτή η δύναμη γίνεται μεγαλύτερη σύμφωνα με το παραμόρφωση της άνοιξης. δείτε το τύπος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του δύναμηελαστικό:
φάαυτός - αντοχή σε εφελκυσμό (N)
k - ελαστική σταθερά (N / m)
x - παραμόρφωση ελατηρίου (m)
Στον παραπάνω τύπο, είναι δυνατόν να παρατηρηθεί η παρουσία του a σήμααρνητικός. Αυτό το σύμβολο αφορά το έννοια της ελαστικής δύναμης, η οποία είναι πάντα αντίθετη με τη διακύμανση του μήκους που υφίσταται το ελατήριο (x). Εάν αυτή η διακύμανση είναι θετική, η δύναμη είναι
αρνητικός, δηλαδή, έχει έννοιααπεναντι απο.
Γράφημα νόμου του Hooke
Με βάση τον παραπάνω τύπο, μπορούμε να φτιάξουμε ένα γράφημα που να συσχετίζει την ελαστική δύναμη με τον συντελεστή παραμόρφωσης του ελατηρίου. Όταν το κάνετε αυτό, το γραφικό θα έχει το ακόλουθο προφίλ:
Αναλύοντας το παραπάνω γράφημα, είναι πιθανό να παρατηρήσουμε ότι όταν εφαρμόζεται δύναμη 40 Ν στο ελατήριο, η παραμόρφωσή του είναι 0,5 m. Επιπλέον, η δύναμη ελατηρίου έχει επίσης συντελεστή 40 Ν, σύμφωνα με Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, ο νόμος του δράση και αντίδραση. Ας υπολογίσουμε το συνεχήςελαστικό αυτής της άνοιξης με βάση την ενότητα του δύναμηελαστικό.
Ο υπολογισμός δείχνει ότι το συνεχήςελαστικό αυτή η άνοιξη είναι 80 N / m, αλλά τι σημαίνει αυτό; Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε ένα σύντομο θέμα αφιερωμένο στην ελαστική σταθερά και τη σημασία του.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Ελαστική σταθερά ελατηρίου
Ο συνεχήςελαστικό μετρά την ακαμψία του ελατηρίου, δηλαδή τη δύναμη που απαιτείται για να κάνει το ελατήριο να υποφέρει α παραμόρφωση. Τα ελατήρια που έχουν μεγάλες ελαστικές σταθερές είναι πιο δύσκολο να παραμορφωθούν, δηλαδή, για να αλλάξει το μήκος τους, είναι απαραίτητο να ασκηθεί μεγαλύτερη δύναμη. Η ελαστική σταθερά είναι α κλίμακα μεγαλείο, και η μονάδα μέτρησης, σύμφωνα με το Διεθνές Σύστημα Μονάδων, είναι το N / m (Newton ανά μέτρο).
φανταστείτε ότι a άνοιξη έχει ελαστική σταθερά 800 N / m. Αυτό το ελατήριο θα πρέπει να συμπιεστεί ή να τεντωθεί με δύναμη τουλάχιστον 800 N για να αλλάξει το μήκος της κατά 1 m. Έτσι, εάν θέλαμε αυτό το ελατήριο να έχει το μήκος του να κυμαίνεται κατά 0,5 m, η ελάχιστη δύναμη που απαιτείται για αυτό θα είναι 400 Ν.
Διαβάστε επίσης: Πέντε συμβουλές για την επίλυση ασκήσεων φυσικής
Παραμόρφωση ή επιμήκυνση της άνοιξης
Ο παραμόρφωση ή επιμήκυνση είναι το μέτρο της παραλλαγής μήκους ελατηρίου. Υπό αυτήν την έννοια, μπορεί να υπολογιστεί με το διαφορά ανάμεσα σε μήκοςΤελικός είναι το μήκοςαρχικός της άνοιξης. Όταν το ελατήριο είναι στο αρχικό του μέγεθος, απαλλαγμένο από τη δράση δυνάμεων που το παραμορφώνουν, δεν υπάρχει επιμήκυνση.
x - παραμόρφωση ελατηρίου (m)
μεγάλοφά - τελικό μήκος ελατηρίου (m)
μεγάλο0 - αρχικό μήκος ελατηρίου (m)
Σημειώστε ότι, στον παραπάνω τύπο, εάν το τελικό μήκος της άνοιξης (μεγάλοφά) είναι μεγαλύτερο από το αρχικό μήκος (μεγάλο0), η παραμόρφωση θα είναι θετικός (x> 0); Διαφορετικά, όταν το τελικό μήκος του ελατηρίου είναι μικρότερο από το αρχικό μήκος, η παραμόρφωση θα είναι αρνητικός (x <0).
Δείτε επίσης:Επτά πιο κοινά λάθη που έγιναν στη μελέτη της φυσικής
Επιλυμένες ασκήσεις στο νόμο του Hooke
Ερώτηση 1) Ένα ελατήριο με ελαστική σταθερά ίση με 200 N / m έχει μήκος 20 cm. Όταν υποβάλλεται σε εξωτερική δύναμη, το μήκος αυτού του ελατηρίου γίνεται 15 cm. Προσδιορίστε το μέγεθος της ελαστικής δύναμης που ασκείται από το ελατήριο όταν συμπιέζεται κατά 15 cm.
α) 40 N / m
β) 10 N / m
γ) 30 N / m
δ) 15 N / m
ε) 25 N / m
Πρότυπο: γράμμα Β.
Η παραμόρφωση του ελατηρίου μετράται από τη διαφορά μεταξύ του αρχικού μήκους και του μεγέθους της όταν υποβάλλεται σε εξωτερική δύναμη. Σε αυτήν την περίπτωση, η επιμήκυνση του ελατηρίου είναι 5 cm ή 0,05 m. Με βάση αυτό, ας κάνουμε τους υπολογισμούς:
Ερώτηση 2) Όταν συμπιέζεται με δύναμη 4 Ν, ένα ελατήριο αλλάζει το μήκος του κατά 1,6 cm (0,016 m). Η ελαστική σταθερά αυτού του ελατηρίου, σε N / m, είναι περίπου:
α) 6,4 N / m
β) 500 N / m
γ) 250 N / m
δ) 256 N / m
ε) 12,8 N / m
Πρότυπο: γράμμα Γ.
Ας κάνουμε τον υπολογισμό σύμφωνα με το νόμο του Hooke:
Ερώτηση 3) Όσον αφορά την ελαστική δύναμη, που περιγράφεται μαθηματικά από το νόμο του Hooke, σημειώστε την εναλλακτική ΣΩΣΤΟΣ:
α) Όσο μεγαλύτερη είναι η ελαστική σταθερά ενός ελατηρίου, τόσο λιγότερη δύναμη χρειάζεται για να την παραμορφώσει.
β) Η ελαστική δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη με την επιμήκυνση του ελατηρίου.
γ) Η δύναμη που ασκείται στο ελατήριο, παραμορφώνοντάς την, είναι ίση με την ελαστική δύναμη που δημιουργείται από το ελατήριο.
δ) Η ελαστική δύναμη έχει τη μέγιστη τιμή της όταν το ελατήριο είναι στο αρχικό του σχήμα.
ε) Η σταθερά ελατηρίου είναι μια κλιμακωτή ποσότητα, μετρούμενη σε Newton ανά γραμμάριο.
Πρότυπο: γράμμα Β.
Ας δούμε τις εναλλακτικές λύσεις:
Ο) απομίμηση: Πόσο μικρότερος είναι η ελαστική σταθερά ενός ελατηρίου, τόσο λιγότερη δύναμη χρειάζεται για να την παραμορφώσει.
ΣΙ) απομίμηση: Η ελαστική δύναμη είναι κατευθείαν ανάλογο με την επιμήκυνση της άνοιξης.
γ) Αλήθεια.
ρε) απομίμηση: Η ελαστική δύναμη έχει την αξία της Ελάχιστο όταν το ελατήριο είναι στο αρχικό του σχήμα.
και) απομίμηση: Η ελαστική σταθερά του ελατηρίου είναι μια κλιμακωτή ποσότητα, μετρούμενη σε Newton ανά μετρό.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
