חוק הוק הוא חוק הפיזיקה הקובע את העיוות שעובר גוף אלסטי באמצעות כוח.
התיאוריה קובעת כי המתיחה של עצם אלסטי עומדת ביחס ישר לכוח המופעל עליו.
כדוגמה, אנו יכולים לחשוב על מעיין. כאשר הוא מותח אותו, הוא מפעיל כוח המנוגד לתנועה שבוצעה. לפיכך, ככל שהכוח המופעל גדול יותר, כך העיוות שלו יהיה גדול יותר.
מצד שני, כאשר למעיין אין כוח הפועל עליו, אנו אומרים שהוא נמצא באיזון.
האם ידעת?
חוק הוק נקרא על שם המדען האנגלי רוברט הוק (1635-1703).
נוּסחָה
נוסחת חוק הוק מתבטאת באופן הבא:
F = k. שם
מאיפה,
F: כוח המופעל על הגוף האלסטי
ק: קבוע אלסטי או פרופורציונאלי קבוע
שם: משתנה בלתי תלוי, כלומר העיוות סבל
על פי המערכת הבינלאומית (SI), הכוח (F) נמדד בניוטון (N), הקבוע האלסטי (K) בניוטון למטר (N / m) והמשתנה (Δl) במטרים (m).
הערה: השונות של העיוות סבלה Δl = L - L0, עשוי להיות מסומן על ידי איקס. שים לב כי L הוא האורך הסופי של הקפיץ ו- L.0, האורך הראשוני.
ניסוי החוק של הוק
כדי לאשר את חוק הוק אנו יכולים לבצע ניסוי קטן עם קפיץ המחובר לתומך.
כאשר מושכים אותו אנו יכולים לראות שהכוח שאנו מפעילים למתיחתו הוא ביחס ישר לכוח שהוא מפעיל, אך בכיוון ההפוך.
במילים אחרות, העיוות של הקפיץ גדל ביחס לכוח המופעל עליו.
גרפי
כדי להבין טוב יותר את הניסוי בחוק הוק, מכינים טבלה. שים לב ש Δl או x מתאים לדפורמציה של הקפיץ, ו Fאו P תואם את הכוח שהמשקולות מפעילות על הקפיץ.
לפיכך, אם P = 50N ו- x = 5 מ ', יש לנו:
| F (N) | 50 | 100 | 150 |
|---|---|---|---|
| x (מ ') | 5 | 10 | 15 |
לאחר שציינו את הערכים, אנו משרטטים F לעומת x.
תרגילי בחינת כניסה עם משוב
1. (UFSM) במהלך תרגילי כוח המבוצעים על ידי רץ, משתמשים בגומייה המחוברת לבטנם. בהתחלות, הספורטאי משיג את התוצאות הבאות:
| שָׁבוּעַ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Δx (ס"מ) | 20 | 24 | 26 | 27 | 28 |
הכוח המרבי אליו הגיע האתלט, בידיעה כי הקבוע האלסטי של הרצועה הוא 300 ננומטר / מ 'וכי הוא מציית לחוק הוק, הוא ב N:
א) 23520
ב) 17600
ג) 1760
ד) 840
84)
אלטרנטיבי ו
2. (UFU-MG) חץ וקשת היה ענף ספורט אולימפי מאז האולימפיאדה השנייה בפריס, בשנת 1900. הקשת היא מכשיר הממיר אנרגיה פוטנציאלית אלסטית, המאוחסנת כשמתח את חוט הקשת, לאנרגיה קינטית, המועברת לחץ.
בניסוי אנו מודדים את הכוח F הדרוש למתיחת הקשת למרחק מסוים x, תוך קבלת הערכים הבאים:
| F (N) | 160 | 320 | 480 |
|---|---|---|---|
| x (ס"מ) | 10 | 20 | 30 |
הערך והיחידות של הקבוע האלסטי, k, של הקשת הם:
א) 16 מ '/ נ'
ב) 1.6 kN / מ '
ג) 35 נ / מ '
ד) 5/8 x 10-2 m / N
חלופה ב
3. (UFRJ-RJ) המערכת המיוצגת באיור (עגלות באותה המסה המחוברת למעיינות זהים) נמצאת בתחילה במנוחה ויכולה לנוע בחיכוך זניח על מסילות אופקיות:
כוח קבוע מופעל על הקצה החופשי של קפיץ 3, במקביל למסילות ובכיוון ימינה. לאחר שתנודות ראשוניות הושחתו, המכלול נע בגוש ימינה. במצב זה, בו l1, l2 ו- l3 הם אורכי הקפיצים 1, 2 ו- 3 בהתאמה, סמן את החלופה הנכונה:
א) l1> l2> l3
ב) l1 = l2 = l3
ג) l1 ד) l1 = l2 e) l1 = l2> l3
חלופה ג
רוצים לדעת יותר? קרא גם את המאמרים:
- כוח
- כוח אלסטי
- אנרגיה פוטנציאלית
- אנרגיה אלסטית פוטנציאלית
