Ο ελαστική δύναμη και το δύναμη αντίδραση ελαστικών υλικών, η οποία είναι αντίθετη με την εξωτερική δύναμη που το συμπιέζει ή το τεντώνει. Ο τύπος για την ελαστική δύναμη δηλώνεται από Ο νόμος του Χουκ, που συσχετίζει τη δύναμη με την παραμόρφωση του ελατηρίου. Έτσι, μπορούμε να βρούμε την αξία του μέσω του γινόμενου της παραμόρφωσης που υφίσταται η ελαστική σταθερά του υλικού.
Μάθετε περισσότερα: Δύναμη βάρους — η βαρυτική δύναμη που παράγεται από ένα δεύτερο σώμα με μάζα
Θέματα σε αυτό το άρθρο
- 1 - Περίληψη σχετικά με την ελαστική δύναμη
-
2 - Τι είναι η ελαστική δύναμη;
- Βίντεο του νόμου του Χουκ
-
3 - Ποιος είναι ο τύπος για την ελαστική δύναμη;
- Ελαστική σταθερά
- 4 - Έργο της ελαστικής δύναμης
- 5 - Πώς να υπολογίσετε την ελαστική δύναμη;
- 6 - Ασκήσεις επίλυσης ελαστικής δύναμης
Περίληψη αντοχής σε εφελκυσμό
Η ελαστική δύναμη καθορίζει την παραμόρφωση που υφίσταται το ελατήριο.
Ο υπολογισμός του γίνεται χρησιμοποιώντας το νόμο του Hooke.
Ο νόμος του Hooke λέει ότι η δύναμη είναι ανάλογη με την παραμόρφωση του ελατηρίου.
Ο νόμος του Χουκ εμφανίστηκε για πρώτη φορά με τη μορφή ανάγραμμα «ceiiinosssttuv», που σημαίνει «ut tensio, sic vis» και σημαίνει: «Όπως η παραμόρφωση, έτσι και η δύναμη».
Η σταθερά ελαστικότητας αντιμετωπίζει την ευκολία ή τη δυσκολία στην παραμόρφωση του ελατηρίου και ορίζεται από τις διαστάσεις και τη φύση του ελαστικού υλικού.
Το έργο της δύναμης του ελατηρίου καθορίζεται από το γινόμενο της σταθεράς του ελατηρίου και του τετραγώνου της τάσης του ελατηρίου, όλα διαιρούμενα με δύο.
Τόσο ο τύπος ελαστικής δύναμης όσο και ο δουλειά έχουν αρνητικό πρόσημο, το οποίο αντιπροσωπεύει την τάση της δύναμης να είναι αντίθετη από την κίνηση του ελατηρίου.
Μη σταματάς τώρα… Υπάρχουν και άλλα μετά τη διαφήμιση ;)
Τι είναι η ελαστική δύναμη;
Η ελαστική δύναμη είναι η δύναμη που σχετίζεται με παραμόρφωση του ελατηρίου ή άλλων υλικών, όπως λάστιχα και λάστιχα. Δρα προς την αντίθετη κατεύθυνση από τη δύναμη που δέχεται το σώμα. Δηλαδή, αν πιέσουμε το ελατήριο στοχεύοντας στη συμπίεσή του, θα κάνει την ίδια δύναμη, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση, στοχεύοντας στην αποσυμπίεσή του.
Ο υπολογισμός του γίνεται χρησιμοποιώντας το νόμο του Χουκ, που διατυπώθηκε το 1678 από τον Ρόμπερτ Χουκ (1635–1703) με τη μορφή του αναγράμματος «ceiiinosssttuv», προκειμένου να διατηρήσει τις πληροφορίες του για τον εαυτό του. Μόνο μετά από δύο χρόνια το αποκρυπτογράφησε ως «ut tensio, sic vis», που σημαίνει «ως παραμόρφωση, τόσο δύναμη», που αντιπροσωπεύει το σχέση αναλογικότητας που υπάρχει μεταξύ δύναμης και παραμόρφωσης.
→ Βίντεο του νόμου του Χουκ
Ποιος είναι ο τύπος για την ελαστική δύναμη;
Ο τύπος της ελαστικής δύναμης, δηλαδή ο νόμος του Χουκ, εκφράζεται ως εξής:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
Σε τι:
\(∆x=xf-xi\)
\(Χολή}\): η ελαστική δύναμη, δηλαδή η δύναμη που ασκεί το ελατήριο, μετρημένη σε Newton \([N]\).
κ: η σταθερά του ελατηρίου, μετρούμενη σε [\(N/m\)].
\(∆x\): η αλλαγή στην παραμόρφωση του ελατηρίου (ονομάζεται επίσης επιμήκυνση), μετρημένη σε μέτρα [\(Μ\)].
\(x_i\): το αρχικό μήκος του ελατηρίου, μετρημένο σε μέτρα [\(Μ\)].
\(x_f\): το τελικό μήκος του ελατηρίου, μετρημένο σε μέτρα [\(Μ\)].
Σπουδαίος: Το αρνητικό πρόσημο στον τύπο υπάρχει επειδή η δύναμη τείνει να αντιτίθεται στη μετατόπιση του σώματος, στοχεύοντας στην ισορροπία του συστήματος, όπως στο σχήμα 2 παρακάτω.
Ωστόσο, εάν \(F_{el}>0\) Για \(x<0\), όπως στο σχήμα 1, υπάρχει συμπίεση του ελατηρίου. Είναι ήδη \(F_{el}<0\) Για \(x>0\), όπως στο σχήμα 3, το ελατήριο τεντώνεται.
→ Ελαστική σταθερά
Η σταθερά του ελατηρίου καθορίζει την ακαμψία του ελατηρίου, δηλαδή πόση δύναμη χρειάζεται για να παραμορφωθεί το ελατήριο. Η αξία του εξαρτάται αποκλειστικά από τη φύση του υλικού στο οποίο κατασκευάστηκε και τις διαστάσεις του. Επομένως, Όσο μεγαλύτερη είναι η σταθερά του ελατηρίου, τόσο πιο δύσκολο είναι να παραμορφωθεί.
εργασία ελαστικής δύναμης
Κάθε δύναμη λειτουργεί. Ετσι το εργασία δύναμης Το ελαστικό βρίσκεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:
\(W_{el}=-\αριστερά(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Υποθέτοντας ότι ΧΕγώ=0 και καλώντας Χφά σε Χ, έχουμε την πιο γνωστή μορφή του:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): το έργο της ελαστικής δύναμης, μετρημένο σε Joules [J].
κ: η σταθερά του ελατηρίου, μετρούμενη σε [Οχι/Μ].
\(x_i\): το αρχικό μήκος του ελατηρίου, μετρημένο σε μέτρα [Μ].
\(x_f\) ή Χ: το τελικό μήκος του ελατηρίου, μετρημένο σε μέτρα [Μ].
Διαβάστε επίσης: Δύναμη εφελκυσμού — η δύναμη που εφαρμόζεται σε σχοινιά ή σύρματα
Πώς να υπολογίσετε την ελαστική δύναμη;
Από μαθηματική άποψη, υπολογίζεται η ελαστική δύναμη μέσω της φόρμουλας του και όποτε εργαζόμαστε με ελατήρια. Παρακάτω θα δούμε ένα παράδειγμα του τρόπου υπολογισμού της δύναμης του ελατηρίου.
Παράδειγμα:
Γνωρίζοντας ότι η σταθερά του ελατηρίου ενός ελατηρίου είναι ίση με 350 N/m, προσδιορίστε τη δύναμη που απαιτείται για να παραμορφωθεί το ελατήριο κατά 2,0 cm.
Ανάλυση:
Θα υπολογίσουμε τη δύναμη που απαιτείται για την παραμόρφωση του ελατηρίου χρησιμοποιώντας το νόμο του Hooke:
\(F_{el}=k\κουκκίδα x\)
Μετατροπή της καταπόνησης των 2 cm σε μέτρα και αντικατάσταση της τιμής της σταθεράς του ελατηρίου:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Ασκήσεις επίλυσης ελαστικής δύναμης
ερώτηση 1
Όταν συμπιέζεται με δύναμη 10 N, ένα ελατήριο αλλάζει το μήκος του κατά 5 cm (0,05 m). Η σταθερά του ελατηρίου αυτού του ελατηρίου, σε N/m, είναι περίπου:
Α) 6,4 N/m
Β) 500 N/m
Γ) 250 N/m
Δ) 200 N/m
Ε) 12,8 N/m
Ανάλυση:
Εναλλακτική Δ
Θα κάνουμε τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το νόμο του Hooke:
\(F_{el}=k\κουκκίδα x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
Ερώτηση 2
Ένα ελατήριο σταθεράς ελατηρίου 500 N/m πιέζεται από δύναμη 50 N. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, υπολογίστε πόση είναι, σε εκατοστά, η παραμόρφωση που υπέστη το ελατήριο λόγω της εφαρμογής αυτής της δύναμης.
Α) 100
Β) 15
Γ)0,1
Δ) 1000
Ε) 10
Ανάλυση:
Εναλλακτική Ε
Θα υπολογίσουμε την παραμόρφωση του ελατηρίου χρησιμοποιώντας το νόμο του Hooke:
\(F_{el}=k\κουκκίδα x\)
\(50=500\κουκκίδα x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Από την Pâmella Raphaella Melo
Καθηγητής Φυσικής
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε ένα σχολικό ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
MELO, Pâmella Raphaella. "ελαστική δύναμη"? Σχολή Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-elastica.htm. Πρόσβαση στις 27 Απριλίου 2022.
