Ελαστική Δύναμη και Νόμος του Χούκε

Ο νόμος του Hooke είναι ένας νόμος της φυσικής που καθορίζει την παραμόρφωση που έχει υποστεί ένα ελαστικό σώμα μέσω μιας δύναμης.

Η θεωρία δηλώνει ότι το τέντωμα ενός ελαστικού αντικειμένου είναι άμεσα ανάλογο με τη δύναμη που ασκείται σε αυτό.

Για παράδειγμα, μπορούμε να σκεφτούμε μια πηγή. Όταν το τεντώνετε, ασκεί δύναμη αντίθετη με την κίνηση που εκτελείται. Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η εφαρμοζόμενη δύναμη, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η παραμόρφωση της.

Από την άλλη πλευρά, όταν το ελατήριο δεν έχει δύναμη να ενεργεί σε αυτό, λέμε ότι είναι σε ισορροπία.

Το ήξερες?

Ο νόμος του Hooke πήρε το όνομά του από τον Άγγλο επιστήμονα Robert Hooke (1635-1703).

Τύπος

Ο τύπος του Hooke's Law εκφράζεται ως εξής:

F = κ. εκεί

από που,

φά: δύναμη που ασκείται στο ελαστικό σώμα
κ: σταθερή ελαστική ή σταθερά αναλογικότητας
εκεί: ανεξάρτητη μεταβλητή, δηλαδή, η παραμόρφωση που υπέστη

Σύμφωνα με το Διεθνές Σύστημα (SI), η δύναμη (F) μετράται σε Newton (N), η ελαστική σταθερά (K) σε Newton ανά μέτρο (N / m) και η μεταβλητή (Δl) σε μέτρα (m).

Σημείωση: Η παραλλαγή της παραμόρφωσης που υπέστη Δl = L - Λ₀, μπορεί να υποδεικνύεται από Χ. Σημειώστε ότι το L είναι το τελικό μήκος του ελατηρίου και το L₀, το αρχικό μήκος.

Το πείραμα του Hooke's Law

Για να επιβεβαιώσουμε το νόμο του Hooke μπορούμε να κάνουμε ένα μικρό πείραμα με ένα ελατήριο συνδεδεμένο σε μια υποστήριξη

Όταν το τραβάμε, μπορούμε να δούμε ότι η δύναμη που εφαρμόζουμε για να το τεντώσουμε είναι ευθέως ανάλογη με τη δύναμη που ασκεί, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Με άλλα λόγια, η παραμόρφωση του ελατηρίου αυξάνεται ανάλογα με τη δύναμη που ασκείται σε αυτό.

Γραφικός

Για να κατανοήσουμε καλύτερα το πείραμα του Hooke's Law, δημιουργείται ένας πίνακας. Σημειώσε ότι Δl ή x αντιστοιχεί στην παραμόρφωση του ελατηρίου, και φάή Ρ αντιστοιχεί στη δύναμη που ασκούν τα βάρη στο ελατήριο.

Έτσι, εάν P = 50N και x = 5 m, έχουμε:

F (Ν)	50	100	150
x (μ)	5	10	15

Αφού σημειώσουμε τις τιμές, σχεδιάζουμε το F έναντι του x.

Εξετάσεις Ασκήσεις με Ανατροφοδότηση

1. (UFSM) Κατά τη διάρκεια ασκήσεων αντοχής που εκτελούνται από έναν δρομέα, χρησιμοποιείται μια λαστιχένια ταινία που είναι προσαρτημένη στην κοιλιά τους. Στις εκκινήσεις, ο αθλητής λαμβάνει τα ακόλουθα αποτελέσματα:

Εβδομάδα	1	2	3	4	5
Δx (cm)	20	24	26	27	28

Η μέγιστη δύναμη που επιτυγχάνεται από τον αθλητή, γνωρίζοντας ότι η ελαστική σταθερά του ιμάντα είναι 300 N / m και ότι υπακούει στο νόμο του Hooke, είναι, στο N:

α) 23520
β) 17600
γ) 1760
δ) 840
ε) 84

Δείτε την απάντηση

Εναλλακτική και

2. (UFU-MG) Τοξοβολία υπήρξε ολυμπιακό άθλημα από τους δεύτερους Ολυμπιακούς Αγώνες στο Παρίσι, το 1900. Το τόξο είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ελαστική δυνητική ενέργεια, που αποθηκεύεται όταν το κορδόνι τεντώνεται, σε κινητική ενέργεια, η οποία μεταφέρεται στο βέλος.

Σε ένα πείραμα, μετράμε την δύναμη F που απαιτείται για να τεντωθεί το τόξο σε μια ορισμένη απόσταση x, λαμβάνοντας τις ακόλουθες τιμές:

F (Ν)	160	320	480
x (εκ.)	10	20	30

Η τιμή και οι μονάδες της ελαστικής σταθεράς, k, του τόξου είναι:

α) 16 m / N
β) 1,6 kN / m
γ) 35 N / m
δ) 5/8 x 10^-2 m / Ν

Δείτε την απάντηση

Εναλλακτική β

3. (UFRJ-RJ) Το σύστημα που απεικονίζεται στο σχήμα (καροτσάκια της ίδιας μάζας που συνδέονται με πανομοιότυπα ελατήρια) είναι αρχικά σε ηρεμία και μπορεί να κινηθεί με αμελητέα τριβή σε οριζόντιες ράγες:

Μια σταθερή δύναμη ασκείται στο ελεύθερο άκρο του ελατηρίου 3, παράλληλα με τις ράγες και προσανατολίζεται προς τα δεξιά. Μετά την απόσβεση των αρχικών ταλαντώσεων, το συγκρότημα κινείται σε ένα μπλοκ προς τα δεξιά. Σε αυτήν την περίπτωση, όπου τα l1, l2 και l3 είναι τα αντίστοιχα μήκη των ελατηρίων 1, 2 και 3, σημειώστε τη σωστή εναλλακτική:

α) l1> l2> l3
β) l1 = l2 = l3
c) l1 d) l1 = l2 e) l1 = l2> l3

Δείτε την απάντηση

Εναλλακτική γ

Θέλετε να μάθετε περισσότερα; Διαβάστε επίσης τα άρθρα:

• Δύναμη
• Ελαστική αντοχή
• Δυναμική ενέργεια
• Ελαστική δυναμική ενέργεια