Elastsusjõud ja Hooke'i seadus

Hooke'i seadus on füüsikaseadus, mis määrab jõu abil elastse keha deformatsiooni.

Teooria väidab, et elastse objekti venitus on otseselt proportsionaalne sellele rakendatud jõuga.

Näitena võime mõelda vedrule. Selle venitamisel avaldab see jõudu, mis on vastupidine sooritatud liikumisele. Seega, mida suurem on rakendatud jõud, seda suurem on selle deformatsioon.

Teisalt, kui vedrul pole jõudu, ütleme, et see on tasakaalus.

Kas sa teadsid?

Hooke seadus on nime saanud inglise teadlase Robert Hooke (1635–1703) järgi.

Valem

Hooke'i seaduse valem on väljendatud järgmiselt:

F = k. seal

kust,

F: elastsele kehale rakendatav jõud
K: elastne konstant või proportsionaalsuse konstant
seal: sõltumatu muutuja, see tähendab kantud deformatsioon

Rahvusvahelise süsteemi (SI) kohaselt mõõdetakse jõud (F) Newtonis (N), elastsuskonstant (K) Newtonis meetri kohta (N / m) ja muutuja (Δl) meetrites (m).

Märge: Kannatanud deformatsiooni variatsioon Δl = L - L₀, võib tähistada tähega x. Pange tähele, et L on vedru lõplik pikkus ja L₀, algpikkus.

Hooke seaduse eksperiment

Hooke'i seaduse kinnitamiseks võime teha väikese katse tugedega kinnitatud vedruga.

Selle tõmbamisel näeme, et jõud, mida rakendame selle venitamiseks, on otseselt proportsionaalne selle mõjuva jõuga, kuid vastupidises suunas.

Teisisõnu suureneb vedru deformatsioon proportsionaalselt sellele rakendatud jõuga.

Graafiline

Hooke'i seaduse eksperimendi paremaks mõistmiseks koostatakse tabel. Märka seda Δl või x vastab vedru deformatsioonile ja Fvõi P vastab jõule, mida kaalud vedrule avaldavad.

Seega, kui P = 50N ja x = 5 m, on meil:

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

Pärast väärtuste märkimist joonistame graafiku F versus x.

Tagasisidega sisseastumiseksami harjutused

1. (UFSM) Jooksja sooritatud jõuharjutuste ajal kasutatakse nende kõhu külge kinnitatud kummipaelat. Startides saavutab sportlane järgmised tulemused:

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

Maksimaalne jõud, mille sportlane saavutab, teades, et rihma elastkonstant on 300 N / m ja see järgib Hooke'i seadust, on N-s:

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

Vt vastus

Alternatiivne ja

2. (UFU-MG) Vibulaskmine on olnud olümpiaala alates Pariisi teisest olümpiast, 1900. aastast. Vibu on seade, mis muudab vibunööri pingutamisel salvestatud elastse potentsiaalse energia kineetiliseks energiaks, mis kandub noolele.

Katse käigus mõõdame vööri pingutamiseks teatud kaugusele x vajalikku jõudu F, saades järgmised väärtused:

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

Kaare elastse konstandi väärtus k ja ühikud on järgmised:

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

Vt vastus

B. Alternatiiv

3. (UFRJ-RJ) Joonisel kujutatud süsteem (sama massiga kärud, mis on ühendatud identsete vedrudega) on esialgu puhkeasendis ja võib horisontaalsete rööbaste korral liikuda tühise hõõrdumisega:

Vedru 3 vabale otsale rakendatakse püsivat jõudu, rööbastega paralleelselt ja paremale suunatud. Pärast esialgsete võnkumiste summutamist liigub komplekt plokina paremale. Sellises olukorras, kus l1, l2 ja l3 on vedrude 1, 2 ja 3 vastavad pikkused, märkige õige alternatiiv:

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

Vt vastus

C alternatiiv

Kas soovite rohkem teada saada? Loe ka artikleid:

• Tugevus
• Elastne tugevus
• Potentsiaalne energia
• Elastne potentsiaalne energia