THE elastinė jėga ir jėga elastingų medžiagų reakcija, kuri prieštarauja išorinei jėgai, kuri ją suspaudžia arba tempia. Tamprumo jėgos formulė nurodyta Huko dėsnis, kuri sieja jėgą su spyruoklės deformacija. Taigi jo vertę galime rasti per deformacijos sandaugą, kurią patiria medžiagos tamprumo konstanta.
Žinoti daugiau: Svorio jėga – gravitacinė jėga, kurią sukuria antrasis masyvus kūnas
Tempimo stiprio santrauka
Tamprumo jėga lemia spyruoklės patiriamą deformaciją.
Jo apskaičiavimas atliekamas naudojant Huko dėsnį.
Huko dėsnis teigia, kad jėga yra proporcinga spyruoklės deformacijai.
Huko dėsnis pirmą kartą pasirodė forma anagrama „ceiiinosssttuv“, kuris reiškia „ut tensio, sic vis“ ir reiškia: „Kaip deformacija, tokia jėga“.
Tamprumo konstanta yra susijusi su spyruoklės deformacijos paprastumu ar sunkumu ir yra apibrėžiama pagal elastinės medžiagos matmenis ir pobūdį.
Spyruoklės jėgos darbas nustatomas pagal spyruoklės konstantos ir spyruoklės deformacijos kvadrato sandaugą, padalytą iš dviejų.
Tiek tamprumo jėgos formulė, tiek jos darbas turi neigiamą ženklą, kuris parodo jėgos tendenciją būti priešingos spyruoklės judėjimui.
Kas yra tamprumo jėga?
Tamprumo jėga yra jėga, susijusi su spyruoklės ar kitų medžiagų deformacija, pvz., gumos ir guminės juostos. Jis veikia priešinga kryptimi nei jėga, kurią gauna kūnas. Tai yra, jei spyruoklę stumsime, siekdami jos suspaudimo, ji darys tą pačią jėgą, bet priešinga kryptimi, taikydama jos dekompresiją.
Skaičiavimas atliktas naudojant Huko dėsnį, 1678 m. Roberto Huko (1635–1703) paskelbtą anagramos „ceiiinosssttuv“ pavidalu, siekiant pasilikti informaciją sau. Tik po dvejų metų jis jį iššifravo kaip „ut tensio, sic vis“, o tai reiškia „kaip deformacija, tokia jėga“, reiškianti jėgos ir deformacijos proporcingumo santykis.
→ Huko įstatymo vaizdo įrašas
Kokia yra tamprumo jėgos formulė?
Tamprumo jėgos formulė, tai yra Huko dėsnis, išreiškiama taip:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
Ant ko:
\(∆x=xf-xi\)
\(Gall}\): tamprumo jėga, ty spyruoklės veikiama jėga, matuojama niutonais \([N]\).
k: spyruoklės konstanta, išmatuota [\(N/m\)].
\(∆x\): spyruoklės deformacijos pokytis (taip pat vadinamas pailgėjimu), matuojamas metrais [\(m\)].
\(x_i\): pradinis spyruoklės ilgis, matuojamas metrais [\(m\)].
\(x_f\): galutinis spyruoklės ilgis, matuojamas metrais [\(m\)].
Svarbu: Neigiamas ženklas formulėje egzistuoja, nes jėga yra linkusi priešintis kūno poslinkiui, siekdama sistemos pusiausvyros, kaip parodyta 2 paveiksle.
Tačiau jei \(F_{el}>0\) dėl \(x<0\), kaip parodyta 1 paveiksle, spyruoklė suspaudžiama. Jau yra \(F_{el}<0\) dėl \(x>0\), kaip parodyta 3 paveiksle, spyruoklė ištempta.
→ Elastinė konstanta
Spyruoklės konstanta lemia spyruoklės standumą, tai yra, kiek jėgos reikia, kad spyruoklė deformuotųsi. Jo vertė priklauso tik nuo medžiagos, iš kurios jis buvo pagamintas, pobūdžio ir jos matmenų. Todėl, kuo didesnė spyruoklės konstanta, tuo sunkiau deformuotis.
elastinės jėgos darbas
Kiekviena jėga veikia. Taigi jėgos darbas elastingumas randamas pagal formulę:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Darant prielaidą, kad xi=0 ir skambina xf in x, turime geriausiai žinomą formą:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): tamprumo jėgos darbas, matuojamas džauliais [J].
k: spyruoklės konstanta, išmatuota [Nr/m].
\(x_i\): pradinis spyruoklės ilgis, matuojamas metrais [m].
\(x_f\) arba x: galutinis spyruoklės ilgis, matuojamas metrais [m].
Taip pat skaitykite: Tempimo jėga – jėga, veikianti lynus ar vielus
Kaip apskaičiuoti tamprumo jėgą?
Matematikos požiūriu apskaičiuojama tamprumo jėga pagal formulę ir visada, kai dirbame su spyruoklėmis. Žemiau pamatysime pavyzdį, kaip apskaičiuoti spyruoklės jėgą.
Pavyzdys:
Žinodami, kad spyruoklės spyruoklės konstanta lygi 350 N/m, nustatykite jėgą, reikalingą spyruoklei deformuotis 2,0 cm.
Rezoliucija:
Jėgą, reikalingą spyruoklei deformuoti, apskaičiuosime pagal Huko dėsnį:
\(F_{el}=k\bullet x\)
2 cm deformaciją paverčiant metrais ir pakeičiant spyruoklės konstantos reikšmę:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Tamprumo jėgos pratimai
Klausimas 1
Suspaudus 10 N jėga, spyruoklė savo ilgį pakeičia 5 cm (0,05 m). Šio pavasario spyruoklės konstanta, N/m, yra maždaug:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Rezoliucija:
Alternatyva D
Skaičiavimą atliksime pagal Huko dėsnį:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0.05}\)
\(k = 200\ N/m\)
2 klausimas
500 N/m spyruoklės konstantos spyruoklė spaudžiama 50 N jėga. Remdamiesi šia informacija, apskaičiuokite, kokia yra spyruoklės deformacija, kurią patyrė veikiant šiai jėgai, centimetrais.
A) 100
B) 15
C)0.1
D) 1000
E) 10
Rezoliucija:
Alternatyva E
Spyruoklės deformaciją apskaičiuosime pagal Huko dėsnį:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\bullet x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Parašė Pâmella Raphaella Melo
Fizikos mokytojas
