Rugalmas erő és Hooke törvénye

A Hooke-törvény a fizika törvénye, amely meghatározza a rugalmas test által elért deformációt egy erő segítségével.

Az elmélet szerint egy rugalmas tárgy nyújtása egyenesen arányos a rá ható erővel.

Példaként gondolhatunk egy rugóra. Nyújtásakor az elvégzett mozgással ellentétes erőt fejt ki. Így minél nagyobb az alkalmazott erő, annál nagyobb lesz a deformációja.

Másrészt, amikor a rugó nem hat rá, akkor azt mondjuk, hogy egyensúlyban van.

Tudtad?

Hooke törvényét Robert Hooke angol tudósról (1635-1703) kapta.

Képlet

Hooke-törvény képletét a következőképpen fejezzük ki:

F = k. ott

honnan,

F: a rugalmas testre kifejtett erő
K: rugalmas állandó vagy arányossági állandó
ott: független változó, vagyis az elszenvedett deformáció

A Nemzetközi Rendszer (SI) szerint az erőt (F) Newtonban (N), a rugalmassági állandót (K) Newton / méterben (N / m) és a változót (Δl) méterben (m) mérik.

jegyzet: A deformáció változása Δl = L - L₀, jelezheti x. Vegye figyelembe, hogy L a rugó végső hossza és L₀, a kezdeti hossz.

Hooke's Law Experiment

Hooke törvényének megerősítése érdekében végezhetünk egy kis kísérletet egy rugóval, amely egy tartóhoz van rögzítve.

Húzásakor láthatjuk, hogy a feszítésre alkalmazott erő egyenesen arányos az általa kifejtett erővel, de ellentétes irányban.

Más szavakkal, a rugó deformációja a rá ható erővel arányosan növekszik.

Grafikus

A Hooke-törvény kísérlet jobb megértése érdekében táblázat készül. Figyelje meg Δl vagy x megfelel a rugó deformációjának, és Fvagy P megfelel annak az erőnek, amelyet a súlyok gyakorolnak a rugóra.

Tehát, ha P = 50N és x = 5 m, akkor:

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

Az értékek figyelembevétele után ábrázoljuk az F és x függvényeket.

Felvételi vizsga gyakorlatok visszajelzéssel

1. (UFSM) A futó által végrehajtott erőgyakorlatok során a hasukra erősített gumiszalagot használnak. Induláskor a sportoló a következő eredményeket szerzi meg:

Hét	1	2	3	4	5
Δx (cm)	20	24	26	27	28

A sportoló által elért maximális erő, tudva, hogy a heveder állandó állandója 300 N / m, és hogy betartja Hooke törvényét, N-ban van:

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

Lásd: Válasz

Alternatív és

2. (UFU-MG) Az íjászat olimpiai sportág a második párizsi olimpiától, 1900-tól. Az íj olyan eszköz, amely az íjhúr megfeszítésekor tárolt rugalmas potenciális energiát kinetikus energiává alakítja, amely a nyílra kerül.

Egy kísérlet során megmérjük az F erőt, amely szükséges ahhoz, hogy az íjat bizonyos x távolságra megfeszítsük, a következő értékeket kapva:

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

Az ív rugalmas állandójának k értéke és mértékegységei a következők:

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

Lásd: Válasz

Alternatíva b

3. (UFRJ-RJ) Az ábrán bemutatott rendszer (azonos tömegű kocsik azonos rugókhoz vannak csatlakoztatva) kezdetben nyugalmi állapotban van, és elhanyagolható súrlódással mozoghat a vízszintes síneken:

A 3 rugó szabad végére állandó erőt fejtünk ki, a sínekkel párhuzamosan és jobbra orientálva. A kezdeti rezgések csillapítása után a szerelvény blokkban halad jobbra. Ebben a helyzetben, ahol l1, l2 és l3 az 1., 2. és 3. rugó megfelelő hossza, jelölje meg a helyes alternatívát:

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

Lásd: Válasz

Alternatív c

Szeretne többet megtudni? Olvassa el a cikkeket is:

• Erő
• Rugalmas szilárdság
• Helyzeti energia
• Rugalmas potenciális energia