Elastische kracht en de wet van Hooke

De wet van Hooke is een natuurkundige wet die de vervorming bepaalt die een elastisch lichaam door een kracht ondergaat.

De theorie stelt dat de rek van een elastisch voorwerp recht evenredig is met de kracht die erop wordt uitgeoefend.

Als voorbeeld kunnen we denken aan een veer. Bij het uitrekken oefent het een kracht uit die tegengesteld is aan de uitgevoerde beweging. Dus hoe groter de uitgeoefende kracht, hoe groter de vervorming ervan.

Aan de andere kant, als er geen kracht op de veer werkt, zeggen we dat hij in balans is.

Wist u?

De wet van Hooke is vernoemd naar de Engelse wetenschapper Robert Hooke (1635-1703).

Formule

De formule van de Wet van Hooke wordt als volgt uitgedrukt:

F = k. Daar

waarvan,

F: kracht uitgeoefend op het elastische lichaam
K: elastische constante of evenredigheidsconstante
Daar: onafhankelijke variabele, dat wil zeggen, de opgelopen vervorming

Volgens het International System (SI) wordt de kracht (F) gemeten in Newton (N), de elastische constante (K) in Newton per meter (N/m) en de variabele (Δl) in meter (m).

Opmerking: De variatie van de opgelopen vervorming Δl = L - L₀, kan worden aangegeven door X. Merk op dat L de uiteindelijke lengte van de veer is en L₀, de aanvankelijke lengte.

Hooke's Law Experiment

Om de wet van Hooke te bevestigen kunnen we een klein experiment uitvoeren met een veer die aan een steun is bevestigd.

Als we eraan trekken, kunnen we zien dat de kracht die we uitoefenen om het uit te rekken recht evenredig is met de kracht die het uitoefent, maar in de tegenovergestelde richting.

Met andere woorden, de vervorming van de veer neemt toe in verhouding tot de kracht die erop wordt uitgeoefend.

Grafisch

Om het experiment van Hooke's Law beter te begrijpen is een tabel gemaakt. Let erop dat l of x komt overeen met de vervorming van de veer, en Fof P komt overeen met de kracht die de gewichten op de veer uitoefenen.

Dus, als P = 50N en x = 5 m, hebben we:

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

Nadat we de waarden hebben genoteerd, plotten we F versus x.

Toelatingsexamen Oefeningen met feedback

1. (UFSM) Tijdens krachtoefeningen die door een hardloper worden uitgevoerd, wordt een rubberen band gebruikt die aan hun buik is bevestigd. Bij starts behaalt de atleet de volgende resultaten:

Week	1	2	3	4	5
Δx (cm)	20	24	26	27	28

De maximale kracht die de atleet bereikt, wetende dat de elastische constante van de riem 300 N/m is en dat deze voldoet aan de wet van Hooke, is in N:

een) 23520
b) 17600
c) 1760
d) 840
e) 84

Zie antwoord

alternatief en

2. (UFU-MG) Boogschieten is een Olympische sport sinds de tweede Olympische Spelen in Parijs, in 1900. De boog is een apparaat dat elastische potentiële energie, die wordt opgeslagen wanneer de pees wordt gespannen, omzet in kinetische energie, die wordt overgedragen aan de pijl.

In een experiment meten we de kracht F die nodig is om de boog tot een bepaalde afstand x te spannen, waarbij we de volgende waarden verkrijgen:

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

De waarde en eenheden van de elastische constante, k, van de boog zijn:

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

Zie antwoord

alternatief b

3. (UFRJ-RJ) Het in de figuur weergegeven systeem (wagens met dezelfde massa verbonden met identieke veren) is aanvankelijk in rust en kan met verwaarloosbare wrijving op horizontale rails bewegen:

Er wordt een constante kracht uitgeoefend op het vrije uiteinde van veer 3, evenwijdig aan de rails en naar rechts gericht. Nadat de initiële trillingen zijn gedempt, beweegt het samenstel in een blok naar rechts. In deze situatie, waarbij l1, l2 en l3 de respectievelijke lengtes van veren 1, 2 en 3 zijn, markeert u het juiste alternatief:

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

Zie antwoord

alternatief c

Wil meer weten? Lees ook de artikelen:

• Kracht
• Elastische sterkte
• Potentiële energie
• Elastische potentiële energie