Elastinen voima ja Hooken laki

Hooken laki on fysiikan laki, joka määrittää joustavan kappaleen voiman kautta tapahtuneen muodonmuutoksen.

Teorian mukaan joustavan kohteen venytys on suoraan verrannollinen siihen kohdistettuun voimaan.

Esimerkiksi voimme ajatella jousta. Venyttämällä sitä kohdistetaan voimaa, joka on vastoin suoritettua liikettä. Siksi mitä suurempi on käytetty voima, sitä suurempi on sen muodonmuutos.

Toisaalta, kun jousella ei ole siihen vaikuttavaa voimaa, sanomme sen olevan tasapainossa.

Tiesitkö?

Hooken laki on nimetty englantilaisen tutkijan Robert Hooken (1635-1703) mukaan.

Kaava

Hooken lain kaava ilmaistaan ​​seuraavasti:

F = k. siellä

mistä,

F: joustavaan runkoon kohdistettu voima
K: elastinen vakio tai suhteellisuusvakio
siellä: itsenäinen muuttuja, eli kärsitty muodonmuutos

Kansainvälisen järjestelmän (SI) mukaan voima (F) mitataan Newtonissa (N), kimmovakio (K) Newtonissa metriä kohti (N / m) ja muuttuja (Δl) metreinä (m).

Merkintä: Muodonmuutoksen vaihtelu kärsi Δl = L - L₀, voidaan osoittaa x. Huomaa, että L on jousen lopullinen pituus ja L₀, alkupituus.

Hooken lakikokeilu

Hooken lain vahvistamiseksi voimme suorittaa pienen kokeen jousella, joka on kiinnitetty tukeen.

Kun vedämme sitä, voimme nähdä, että venyttämiseen käyttämämme voima on suoraan verrannollinen sen voimaan, mutta vastakkaiseen suuntaan.

Toisin sanoen jousen muodonmuutos kasvaa suhteessa siihen kohdistuvaan voimaan.

Graafinen

Hooke's Law -kokeilun ymmärtämiseksi tehdään taulukko. Huomaa, että Δl tai x vastaa jousen muodonmuutosta ja Ftai P vastaa voimaa, jonka painot kohdistavat jouseen.

Siten, jos P = 50N ja x = 5 m, meillä on:

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

Kun arvot on huomioitu, piirrämme F vs. x.

Valintakokeen harjoitukset palautteella

1. (UFSM) Juoksijan suorittamien voimaharjoitusten aikana käytetään vatsalle kiinnitettyä kuminauhaa. Lähdöissä urheilija saa seuraavat tulokset:

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

Suurin voima, jonka urheilija saavuttaa, tietäen, että hihnan joustavuus on 300 N / m ja että se noudattaa Hooken lakia, on N: ssä:

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

Katso Vastaus

Vaihtoehtoinen ja

2. (UFU-MG) Jousiammunta on ollut olympiaurheilulaji Pariisin toisesta olympialaisesta, vuonna 1900. Jousi on laite, joka muuntaa jousen jännityksen jännittyessä varastoidun elastisen potentiaalienergian kineettiseksi energiaksi, joka siirtyy nuolelle.

Kokeessa mitataan jousen kiristämiseen tarvittava voima F tietylle etäisyydelle x, jolloin saadaan seuraavat arvot:

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

Valokaaren kimmovakion arvo k ja yksiköt ovat:

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

Katso Vastaus

Vaihtoehto b

3. (UFRJ-RJ) Kuvassa esitetty järjestelmä (saman massan vaunut, jotka on kytketty samoihin jousiin) on aluksi levossa ja voi liikkua vähäisellä kitkalla vaakakiskoilla:

Jousen 3 vapaaseen päähän kohdistetaan vakio voima, kiskojen suuntainen ja oikealle suunnattu. Kun alkuperäiset värähtelyt on vaimennettu, kokoonpano liikkuu lohkossa oikealle. Tässä tilanteessa, jossa l1, l2 ja l3 ovat jousien 1, 2 ja 3 vastaavat pituudet, merkitse oikea vaihtoehto:

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

Katso Vastaus

Vaihtoehto c

Haluatko tietää enemmän? Lue myös artikkelit:

• Vahvuus
• Elastinen lujuus
• Mahdollinen energia
• Elastinen potentiaalinen energia