Elastinė jėga ir Huko dėsnis

Huko dėsnis yra fizikos dėsnis, kuris per jėgą nustato deformaciją, kurią patiria elastingas kūnas.

Teorija teigia, kad elastingo objekto ištempimas yra tiesiogiai proporcingas jam veikiamai jėgai.

Kaip pavyzdį galime galvoti apie spyruoklę. Ištempdamas jis daro jėgą, priešingą atliktam judesiui. Taigi, kuo didesnė bus naudojama jėga, tuo didesnė bus jos deformacija.

Kita vertus, kai spyruoklė neturi veikiančios jėgos, sakome, kad ji yra pusiausvyroje.

Ar tu žinai?

Huko įstatymas pavadintas anglų mokslininko Roberto Hooke'o (1635–1703) vardu.

Formulė

Huko dėsnio formulė išreikšta taip:

F = k. ten

iš kur,

F: jėga, padaryta elastingam kūnui
K.: elastinė konstanta arba proporcingumo konstanta
ten: nepriklausomas kintamasis, tai yra patirta deformacija

Pagal tarptautinę sistemą (SI) jėga (F) matuojama niutonais (N), elastinė konstanta (K) niutonais metrui (N / m) ir kintamoji (Δl) metrais (m).

Pastaba: Patirta deformacijos kaita Δl = L - L₀, gali būti pažymėta x. Atkreipkite dėmesį, kad L yra galutinis spyruoklės ilgis ir L₀, pradinis ilgis.

Huko įstatymo eksperimentas

Norėdami patvirtinti Huko dėsnį, galime atlikti nedidelį eksperimentą su spyruokle, pritvirtinta prie atramos.

Traukdami galime pastebėti, kad jėga, kurią taikome jai ištempti, yra tiesiogiai proporcinga jos daromai jėgai, tačiau priešinga kryptimi.

Kitaip tariant, spyruoklės deformacija didėja proporcingai jai veikiamai jėgai.

Grafinis

Norėdami geriau suprasti Huko dėsnio eksperimentą, sudaroma lentelė. Pastebėti, kad Δl arba x atitinka spyruoklės deformaciją ir Farba P atitinka jėgą, kurią svarmenys daro spyruoklei.

Taigi, jei P = 50N ir x = 5 m, turime:

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

Atkreipę dėmesį į reikšmes, mes braižome F ir x.

Stojamojo egzamino pratimai su grįžtamuoju ryšiu

1. (UFSM) Atliekant bėgimo jėgos pratimus, prie jų pilvo pritvirtinta guminė juosta. Startuose sportininkas gauna šiuos rezultatus:

Savaitė	1	2	3	4	5
Δx (cm)	20	24	26	27	28

Didžiausia sportininko pasiekta jėga, žinant, kad diržo elastinė konstanta yra 300 N / m ir kad ji laikosi Huko dėsnio, yra N:

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

Žr. Atsakymas

Alternatyvus ir

2. (UFU-MG) Šaudymas iš lanko buvo olimpinė sporto šaka nuo antrosios olimpiados Paryžiuje, 1900 m. Lankas yra įtaisas, kuris paverčia elastinę potencialią energiją, sukauptą įtempus lanko virvę, į kinetinę energiją, kuri perduodama rodyklei.

Eksperimento metu mes išmatuojame jėgą F, reikalingą lankui įtempti iki tam tikro atstumo x, gaunant šias vertes:

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

Lanko elastinės konstantos k vertė ir vienetai yra:

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

Žr. Atsakymas

B alternatyva

3. (UFRJ-RJ) Paveiksle pavaizduota sistema (tos pačios masės vežimėliai, prijungti prie identiškų spyruoklių) iš pradžių yra ramybės būsenoje ir gali judėti su nereikšminga trintimi horizontaliuose bėgiuose:

Nuolatinė jėga taikoma laisvam 3 spyruoklės galui, lygiagrečiai bėgiams ir nukreipta į dešinę. Slopinus pradinius svyravimus, agregatas juda bloku į dešinę. Šioje situacijoje, kai l1, l2 ir l3 yra atitinkami 1, 2 ir 3 spyruoklių ilgiai, pažymėkite teisingą alternatyvą:

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

Žr. Atsakymas

C alternatyva

Norite sužinoti daugiau? Taip pat perskaitykite straipsnius:

• Jėga
• Elastinga jėga
• Potencinė energija
• Elastinė potenciali energija