ელასტიური ძალა: კონცეფცია, ფორმულა და სავარჯიშოები

ელასტიური ძალა (F_ის) არის სხეულზე ძალა, რომელსაც აქვს ელასტიურობა, მაგალითად ზამბარა, რეზინის ან ელასტიური.

ამიტომ ეს ძალა განსაზღვრავს ამ სხეულის დეფორმაციას, როდესაც ის იჭიმება ან იკუმშება. ეს დამოკიდებული იქნება გამოყენებული ძალის მიმართულებაზე.

მაგალითისთვის, მოდით ვიფიქროთ საყრდენის მიმაგრებული ზამბარაზე. თუ მასზე მოქმედი ძალა არ არის, ჩვენ ვამბობთ, რომ ის მოსვენებულია. თავის მხრივ, როდესაც ამ გაზაფხულს გავჭიმავთ, ის შექმნის ძალას საპირისპირო მიმართულებით.

გაითვალისწინეთ, რომ ზამბარით გამოწვეული დეფორმაცია პირდაპირპროპორციულია გამოყენებული ძალის ინტენსივობით. ამრიგად, რაც უფრო მეტია გამოყენებული ძალა (P), მით უფრო დიდია ზამბარის დეფორმაცია (x), როგორც ჩანს ქვემოთ მოცემულ სურათზე:

დაძაბულობის სიძლიერის ფორმულა

ელასტიური ძალის გამოსათვლელად ვიყენებთ ინგლისელი მეცნიერის რობერტ ჰუკის (1635-1703) მიერ შემუშავებულ ფორმულას, ე.წ. ჰუკის კანონი:

F = კ x

სად

ვ: ძალა ელასტიურ სხეულზე (N)
კ: ელასტიური მუდმივა (N / მ)
xელასტიური სხეული განიცდის ვარიაციას (მ)

ელასტიური მუდმივა

უნდა გვახსოვდეს, რომ ე.წ. "ელასტიური მუდმივა" განისაზღვრება გამოყენებული მასალის ბუნებით და ასევე მისი ზომებით.

მაგალითები

1. გაზაფხულს აქვს ერთი ბოლო დაფიქსირებული საყრდენით. მეორე ბოლოს ძალის გამოყენებისას, ამ გაზაფხულზე ხდება 5 მ დეფორმაცია. განსაზღვრეთ გამოყენებული ძალის ინტენსივობა, იცოდეთ, რომ ზამბარის მუდმივაა 110 N / მ.

იმისათვის, რომ იცოდეთ გაზაფხულზე დატვირთული ძალა, უნდა გამოვიყენოთ ჰუკის კანონის ფორმულა:

F = კ x
F = 110. 5
F = 550 ნ

2. დაადგინეთ ზამბარის ვარიაცია, რომელსაც აქვს 30N მოქმედი ძალა და მისი ელასტიური მუდმივაა 300N / მ.

გაზაფხულის მიერ განცდილი ვარიაციის დასადგენად, ჩვენ ვიყენებთ ჰუკის კანონის ფორმულას:

F = კ x
30 = 300. x
x = 30/300
x = 0,1 მ

ელასტიური პოტენციური ენერგია

ელასტიკურ ძალასთან ასოცირებულ ენერგიას ელასტიური პოტენციური ენერგია ეწოდება. ეს დაკავშირებულია მუშაობა ხორციელდება სხეულის ელასტიური ძალით, რომელიც საწყისი მდგომარეობიდან დეფორმირებულ მდგომარეობაში გადადის.

ელასტიური პოტენციური ენერგიის გაანგარიშების ფორმულა შემდეგნაირად გამოიხატება:

EP_და = Kx²/2

სად

EP_და: ელასტიური პოტენციური ენერგია
კ: ელასტიური მუდმივა
x: სხეულის ელასტიური დეფორმაციის საზომი

გსურთ მეტი გაიგოთ? წაიკითხეთ ასევე:

• ძალა
• Პოტენციური ენერგია
• ელასტიური პოტენციური ენერგია
• ფიზიკის ფორმულები

მისაღები გამოცდის სავარჯიშოები უკუკავშირით

1. (CFU) ნაწილაკი, მასით m, მოძრაობს ჰორიზონტალურ სიბრტყეში, ხახუნის გარეშე, ერთვის ზამბარის სისტემას ოთხი სხვადასხვა გზით, ნაჩვენებია ქვემოთ.

ნაწილაკების რხევის სიხშირეებთან დაკავშირებით, მონიშნეთ სწორი ალტერნატივა.

ა) სიხშირეები II და IV შემთხვევებში იგივეა.
ბ) სიხშირეები III და IV შემთხვევებში იგივეა.
გ) ყველაზე მაღალი სიხშირე ხდება II შემთხვევაში.
დ) ყველაზე მაღალი სიხშირე ხდება I შემთხვევაში.
ე) ყველაზე დაბალი სიხშირე ხდება IV შემთხვევაში.

იხილეთ პასუხი

ალტერნატივა ბ) სიხშირეები III და IV შემთხვევებში იგივეა.

2. (UFPE) განვიხილოთ ზამბარა-მასობრივი სისტემა ნახაზზე, სადაც m = 0.2 კგ და k = 8.0 N / მ. ბლოკი ვარდება მისი წონასწორობის პოზიციიდან 0.3 მეტრის ტოლი მანძილიდან, მას უბრუნდება ზუსტად ნულოვანი სიჩქარე, ამიტომ წონასწორობის მდგომარეობის გასაცემად ერთხელ კი არ ხდება. ამ პირობებში კინეტიკური ხახუნის კოეფიციენტი ბლოკსა და ჰორიზონტალურ ზედაპირს შორის არის:

ა) 1.0
ბ) 0.6
გ) 0.5
დ) 0.707
ე) 0.2

იხილეთ პასუხი

ალტერნატივა ბ) 0.6

3. (UFPE) ობიექტი მასით M = 0,5 კგ, რომელიც ეყრდნობა ჰორიზონტალურ ზედაპირს ხახუნის გარეშე, ერთვის ზამბარს, რომლის ელასტიური ძალის მუდმივაა K = 50 N / m. ობიექტი გამოყვანილია 10 სმ-ზე და შემდეგ გამოთავისუფლდება, იწყება რყევა დაბალანსებულ მდგომარეობასთან მიმართებაში. რა არის ობიექტის მაქსიმალური სიჩქარე მ / წმ-ში?

ა) 0,5
ბ) 1.0
გ) 2.0
დ) 5.0
ე) 7.0

იხილეთ პასუხი

ალტერნატივა ბ) 1.0