LES droitdansaccrocher déclare que lorsqu'un ressort est déformé par force externe, un forceélastique réparatrice commence à s'exercer dans le mêmedirection et dans le sensopposé à la force extérieure. Cette force élastique, à son tour, est variable et dépend de l'importance de la déformation subie par le ressort.
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Loi de Hooke et force élastique
Selon le la loi de Hooke, lorsqu'une force est appliquée sur un ressort, il est capable de déformer le ressort, par conséquent, le ressort produit une force opposée à la force externe, appelée forceélastique. Cette force devient plus grande selon la déformation du printemps. voir le formule utilisé pour calculer le forceélastique:
Fil – résistance à la traction (N)
k - constante élastique (N/m)
x - déformation du ressort (m)
Dans la formule ci-dessus, il est possible d'observer la présence d'un signalnégatif. Ce signe concerne le sens de la force élastique, qui est toujours opposée à la variation de longueur subie par le ressort (x). Si cette variation est positive, la force est
négatif, c'est-à-dire a sensopposé.
Graphique de la loi de Hooke
Sur la base de la formule ci-dessus, nous pouvons construire un graphique reliant la force élastique au module de déformation du ressort. Ce faisant, le graphique aura le profil suivant :
En analysant le graphique ci-dessus, il est possible de remarquer que lorsqu'une force de 40 N est appliquée au ressort, sa déformation est de 0,5 m. De plus, la force du ressort a également un module de 40 N, selon Troisième loi de Newton, la loi de action et réaction. Calculons le constantélastique de ce ressort en question basé sur le module de la forceélastique.
Le calcul indique que le constantélastique ce printemps est de 80 N/m, mais qu'est-ce que cela signifie? Ensuite, nous apportons un bref sujet consacré à la constante élastique et à sa signification.
Constante élastique du ressort
LES constantélastique mesure la rigidité du ressort, c'est-à-dire la force nécessaire pour faire subir au ressort un déformation. Les ressorts qui ont des constantes élastiques importantes sont plus difficiles à déformer, c'est-à-dire que pour faire varier leur longueur, il est nécessaire d'appliquer une force plus importante. La constante élastique est un grandeur scalaire, et son unité de mesure, selon le Système international d'unités, est le N/m (newton par mètre).
imaginez qu'un printemps il a une constante élastique de 800 N/m. Ce ressort devra être comprimé ou étiré par une force d'au moins 800 N pour que sa longueur change de 1 m. Ainsi, si l'on voulait que ce ressort fasse varier sa longueur de 0,5 m, la force minimale requise pour ce faire serait de 400 N.
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Déformation ou allongement du ressort
LES déformation ou allongement est la mesure de la variation de la longueur du ressort. En ce sens, il peut être calculé par le différence entre le longueurFinal C'est le longueurinitiale du printemps. Lorsque le ressort est dans sa taille d'origine, libre de l'action des forces qui le déforment, il n'y a pas d'allongement.
x - déformation du ressort (m)
LF – longueur finale du ressort (m)
L0 – longueur initiale du ressort (m)
Notez que, dans la formule ci-dessus, si la longueur finale du ressort (LF) est supérieure à la longueur initiale (L0), la déformation sera positif (x > 0); sinon, lorsque la longueur finale du ressort est inférieure à la longueur initiale, la déformation sera négatif (x<0).
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Exercices résolus sur la loi de Hooke
Question 1) Un ressort de constante élastique égale à 200 N/m a une longueur de 20 cm. Lorsqu'il est soumis à une force extérieure, la longueur de ce ressort devient 15 cm. Déterminer l'amplitude de la force élastique exercée par le ressort lorsqu'il est comprimé de 15 cm.
a) 40 N/m
b) 10 N/m
c) 30 N/m
d) 15 N/m
e) 25 N/m
Modèle: la lettre B.
La déformation du ressort est mesurée par la différence entre sa longueur d'origine et sa taille lorsqu'elle est soumise à une force externe. Dans ce cas, l'allongement du ressort est de 5 cm ou 0,05 m. Sur cette base, faisons les calculs :
Question 2) Lorsqu'il est comprimé par une force de 4 N, un ressort modifie sa longueur de 1,6 cm (0,016 m). La constante élastique de ce ressort, en N/m, est d'environ :
a) 6,4 N/m
b) 500 N/m
c) 250 N/m
d) 256 N/m
e) 12,8 N/m
Modèle: lettre C.
Faisons le calcul selon la loi de Hooke :
Question 3) En ce qui concerne la force élastique, décrite mathématiquement par la loi de Hooke, marquez l'alternative CORRIGER:
a) Plus la constante élastique d'un ressort est grande, moins il faut de force pour le déformer.
b) La force élastique est inversement proportionnelle à l'allongement du ressort.
c) La force qui s'exerce sur le ressort, le déformant, est égale à la force élastique générée par le ressort.
d) La force élastique a sa valeur maximale lorsque le ressort est dans sa forme originale.
e) La constante de ressort est une quantité scalaire, mesurée en newtons par gramme.
Modèle: la lettre B.
Regardons les alternatives :
Le) faux: Combien plus petit est la constante élastique d'un ressort, moins il faut de force pour le déformer.
B) faux: La force élastique est directement proportionnel à l'allongement du ressort.
c) Vrai.
ré) faux: La force élastique a sa valeur Le minimum lorsque le ressort est dans sa forme d'origine.
et) faux: La constante élastique du ressort est une quantité scalaire, mesurée en newtons par métro.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique