THE elastīgais spēks un spēku elastīgo materiālu reakcija, kas ir pretēja ārējam spēkam, kas to saspiež vai izstiepj. Elastīgā spēka formulu norāda Huka likums, kas saista spēku ar atsperes deformāciju. Tādējādi mēs varam atrast tā vērtību, izmantojot deformācijas reizinājumu, ko cieš materiāla elastības konstante.
Uzziniet vairāk: Svara spēks — gravitācijas spēks, ko rada otrs masīvs ķermenis
Stiepes izturības kopsavilkums
Elastīgais spēks nosaka atsperes ciesto deformāciju.
Tā aprēķins tiek veikts, izmantojot Huka likumu.
Huka likums nosaka, ka spēks ir proporcionāls atsperes deformācijai.
Huka likums pirmo reizi parādījās formā anagramma “ceiiinosssttuv”, kas apzīmē “ut tensio, sic vis” un nozīmē: “Kā deformācija, tā arī spēks”.
Elastīgā konstante attiecas uz atsperes deformācijas vieglumu vai grūtībām, un to nosaka elastīgā materiāla izmēri un raksturs.
Atsperes spēka darbu nosaka atsperes konstantes un atsperes deformācijas kvadrāta reizinājums, kas dalīts ar divi.
Gan elastīgā spēka formula, gan tās darbs ir negatīva zīme, kas atspoguļo spēka tendenci būt pretēja atsperes kustībai.
Kas ir elastīgais spēks?
Elastīgais spēks ir spēks, kas saistīts ar atsperes vai citu materiālu deformāciju, piemēram, gumijas un gumijas lentes. Tas darbojas pretēji spēkam, ko saņem ķermenis. Tas ir, ja mēs piespiežam atsperi, vēršot to uz tās saspiešanu, tā izdarīs tādu pašu spēku, bet pretējā virzienā, mērķējot uz tās dekompresiju.
Tā aprēķins veikts, izmantojot Hūka likumu, ko 1678. gadā anagrammas “ceiiinosssttuv” formā pasludināja Roberts Huks (1635–1703), lai paturētu savu informāciju sev. Tikai pēc diviem gadiem viņš to atšifrēja kā “ut tensio, sic vis”, kas nozīmē “kā deformācija, tātad spēks”, pārstāvot proporcionalitātes attiecības, kas pastāv starp spēku un deformāciju.
→ Huka likuma video
Kāda ir elastīgā spēka formula?
Elastīgā spēka formulu, tas ir, Huka likumu, izsaka ar:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
Uz ko:
\(∆x=xf-xi\)
\(Gall}\): elastības spēks, tas ir, atsperes iedarbinātais spēks, ko mēra ņūtonos \([N]\).
k: atsperes konstante, ko mēra [\(N/m\)].
\(∆x\): atsperes deformācijas (ko sauc arī par pagarinājumu) izmaiņas, mērot metros [\(m\)].
\(x_i\): sākotnējais atsperes garums, mērīts metros [\(m\)].
\(x_f\): atsperes galīgais garums, mērīts metros [\(m\)].
Svarīgs: Negatīvā zīme formulā pastāv, jo spēkam ir tendence pretoties ķermeņa pārvietošanai, tiecoties uz sistēmas līdzsvaru, kā parādīts 2. attēlā.
Tomēr, ja \(F_{el}>0\) priekš \(x<0\), tāpat kā 1. attēlā, ir atsperes saspiešana. Jau ir \(F_{el}<0\) priekš \(x>0\), tāpat kā 3. attēlā, atspere ir izstiepta.
→ Elastīgā konstante
Atsperes konstante nosaka atsperes stingrību, tas ir, cik liels spēks ir nepieciešams, lai atspere deformētos. Tās vērtība ir atkarīga tikai no materiāla rakstura, no kura tas izgatavots, un tā izmēriem. Tāpēc jo lielāka ir atsperes konstante, jo grūtāk to deformēt.
elastīgā spēka darbs
Katrs spēks darbojas. Tātad, spēka darbs Elastība tiek atrasta, izmantojot formulu:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Pieņemot, ka xi=0 un zvana xf iekšā x, mums ir tā pazīstamākā forma:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): elastīgā spēka darbs, ko mēra džoulos [Dž].
k: atsperes konstante, ko mēra [Nē/m].
\(x_i\): sākotnējais atsperes garums, mērīts metros [m].
\(x_f\) vai x: atsperes galīgais garums, mērīts metros [m].
Izlasi arī: Stiepes spēks — spēks, kas pielikts virvēm vai stieplēm
Kā aprēķināt elastīgo spēku?
No matemātiskā viedokļa tiek aprēķināts elastīgais spēks izmantojot tās formulu un vienmēr, kad strādājam ar atsperēm. Zemāk mēs redzēsim piemēru, kā aprēķināt atsperes spēku.
Piemērs:
Zinot, ka atsperes atsperes konstante ir vienāda ar 350 N/m, nosakiet spēku, kas nepieciešams, lai atsperu deformētu par 2,0 cm.
Izšķirtspēja:
Mēs aprēķināsim spēku, kas nepieciešams, lai deformētu atsperi, izmantojot Huka likumu:
\(F_{el}=k\bullet x\)
2 cm deformācijas pārveidošana metros un atsperes konstantes vērtības aizstāšana:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Vingrinājumi risināti uz elastīguma spēka
jautājums 1
Saspiežot ar 10 N spēku, atsperes garums mainās par 5 cm (0,05 m). Šī pavasara atsperes konstante N/m ir aptuveni:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Izšķirtspēja:
Alternatīva D
Mēs veiksim aprēķinus, izmantojot Huka likumu:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0.05}\)
\(k=200\ N/m\)
2. jautājums
Atspere ar atsperes konstanti 500 N/m tiek nospiesta ar 50 N spēku. Pamatojoties uz šo informāciju, aprēķiniet, kāda ir atsperes deformācija centimetros, pieliekot šo spēku.
A) 100
B) 15
C)0.1
D) 1000
E) 10
Izšķirtspēja:
Alternatīva E
Mēs aprēķināsim atsperes deformāciju, izmantojot Huka likumu:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\bullet x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Autors: Pâmella Raphaella Melo
Fizikas skolotājs
