THE elastična sila i sila reakcija elastičnih materijala, što je suprotno vanjskoj sili koja ga sabija ili rasteže. Formula za elastičnu silu je navedena po Hookeov zakon, koji povezuje silu s deformacijom opruge. Dakle, njegovu vrijednost možemo pronaći kroz umnožak deformacije koju je pretrpjela elastična konstanta materijala.
Znati više: Sila težine — gravitacijska sila koju proizvodi drugo masivno tijelo
Sažetak vlačne čvrstoće
Sila elastičnosti određuje deformaciju koju trpi opruga.
Njegov izračun se vrši pomoću Hookeovog zakona.
Hookeov zakon kaže da je sila proporcionalna deformaciji opruge.
Hookeov zakon se prvi put pojavio u obliku anagram “ceiiinosssttuv”, što znači “ut tensio, sic vis” i znači: “Kao deformacija, tako i sila”.
Konstanta elastičnosti bavi se lakoćom ili teškoćom deformiranja opruge i definirana je dimenzijama i prirodom elastičnog materijala.
Rad sile opruge određen je umnoškom konstante opruge i kvadrata naprezanja opruge, podijeljenih s dva.
I formula elastične sile i njezina
posao imaju negativan predznak, što predstavlja težnju sile da bude suprotna gibanju opruge.
Što je elastična sila?
Sila elastičnosti je sila povezana s deformacijom opruge ili drugih materijala, kao što su gume i gumene trake. Djeluje u suprotnom smjeru od sile koju primi tijelo. Odnosno, ako gurnemo oprugu u cilju njezinog stiskanja, ona će učiniti istu silu, ali u suprotnom smjeru, ciljajući na njezinu dekompresiju.
Njegov izračun je napravljen korištenjem Hookeovog zakona, koji je 1678. godine izrekao Robert Hooke (1635.–1703.) u obliku anagrama “ceiiinosssttuv”, kako bi zadržao svoje informacije za sebe. Tek nakon dvije godine dešifrirao ga je kao “ut tensio, sic vis”, što znači “kao deformacija, tako i sila”, što predstavlja odnos proporcionalnosti između sile i deformacije.
→ Video o Hookeovom zakonu
Koja je formula za elastičnu silu?
Formula elastične sile, odnosno Hookeov zakon, izražava se:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
Na što:
\(∆x=xf-xi\)
\(Žuč}\): elastična sila, odnosno sila kojom djeluje opruga, mjerena u Newtonima \([N]\).
k: konstanta opruge, mjerena u [\(N/m\)].
\(∆x\): promjena deformacije opruge (koja se naziva i produljenje), mjerena u metrima [\(m\)].
\(x_i\): početna duljina opruge, mjerena u metrima [\(m\)].
\(x_f\): konačna duljina opruge, mjerena u metrima [\(m\)].
Važno: Negativan predznak u formuli postoji jer se sila nastoji suprotstaviti pomaku tijela, ciljajući na ravnotežu sustava, kao na slici 2 ispod.
Međutim, ako \(F_{el}>0\) za \(x<0\), kao na slici 1, postoji kompresija opruge. Već je \(F_{el}<0\) za \(x>0\), kao na slici 3, opruga je rastegnuta.
→ Elastična konstanta
Konstanta opruge određuje krutost opruge, odnosno kolika je sila potrebna da bi se opruga deformirala. Njegova vrijednost ovisi isključivo o prirodi materijala u kojem je izrađena i njegovim dimenzijama. Stoga, što je veća konstanta opruge, to je teže deformirati.
rad elastične sile
Svaka sila radi. Dakle, rad snage elastičnost se nalazi pomoću formule:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\desno)\)
Pretpostavljajući da xi=0 i zove xf u x, imamo njegov najpoznatiji oblik:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): rad elastične sile, mjeren u džulima [J].
k: konstanta opruge, mjerena u [Ne/m].
\(x_i\): početna duljina opruge, mjerena u metrima [m].
\(x_f\) ili x: konačna duljina opruge, mjerena u metrima [m].
Pročitaj i: Vlačna sila — sila koja se primjenjuje na užad ili žice
Kako izračunati elastičnu silu?
S matematičkog stajališta izračunava se elastična sila kroz svoju formulu i kad god radimo s oprugama. U nastavku ćemo vidjeti primjer kako izračunati silu opruge.
Primjer:
Znajući da je konstanta opruge jednaka 350 N/m, odredite silu potrebnu za deformaciju opruge za 2,0 cm.
Rezolucija:
Izračunat ćemo silu potrebnu za deformaciju opruge koristeći Hookeov zakon:
\(F_{el}=k\metak x\)
Transformacija deformacije od 2 cm u metre i zamjena vrijednosti konstante opruge:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Vježbe riješene na elastičnu silu
Pitanje 1
Kada se pritisne silom od 10 N, opruga mijenja svoju duljinu za 5 cm (0,05 m). Konstanta opruge ove opruge, u N/m, iznosi oko:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Rezolucija:
Alternativa D
Izračun ćemo napraviti koristeći Hookeov zakon:
\(F_{el}=k\metak x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
pitanje 2
Opruga konstantne opruge od 500 N/m pritisnuta je silom od 50 N. Na temelju tih podataka izračunajte kolika je, u centimetrima, deformacija koju je opruga pretrpjela zbog primjene ove sile.
A) 100
B) 15
C)0,1
D) 1000
E) 10
Rezolucija:
Alternativa E
Izračunat ćemo deformaciju opruge koristeći Hookeov zakon:
\(F_{el}=k\metak x\)
\(50=500\metak x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Autora Pâmella Raphaella Melo
Nastavnik fizike
