DE elastisk kraft og makt reaksjon av elastiske materialer, som er i strid med den ytre kraften som komprimerer eller strekker den. Formelen for den elastiske kraften er angitt av Hookes lov, som relaterer kraften til fjærdeformasjonen. Dermed kan vi finne dens verdi gjennom produktet av deformasjonen som den elastiske konstanten til materialet lider.
Vite mer: Vektkraft - gravitasjonskraften som produseres av en andre massiv kropp
Oppsummering av strekkfasthet
Den elastiske kraften bestemmer deformasjonen som fjæren lider.
Beregningen gjøres ved å bruke Hookes lov.
Hookes lov sier at kraften er proporsjonal med deformasjonen av fjæren.
Hookes lov dukket først opp i form av anagram "ceiiinosssttuv", som står for "ut tensio, sic vis" og betyr: "Som deformasjon, så kraft."
Den elastiske konstanten omhandler lettheten eller vanskeligheten med å deformere fjæren og er definert av dimensjonene og naturen til det elastiske materialet.
Fjærkraftens arbeid bestemmes av produktet av fjærkonstanten og kvadratet av fjærbelastningen, alle delt på to.
Både den elastiske kraftformelen og dens jobb har et negativt fortegn, som representerer kraftens tendens til å være motsatt av fjærens bevegelse.
Hva er elastisk kraft?
Den elastiske kraften er kraft forbundet med deformasjon av fjæren eller andre materialer, som gummi og gummibånd. Den virker i motsatt retning av kraften som kroppen mottar. Det vil si at hvis vi skyver fjæren med sikte på dens kompresjon, vil den gjøre den samme kraften, men i motsatt retning og sikte på dekompresjonen.
Beregningen er gjort ved å bruke Hookes lov, uttalt i 1678 av Robert Hooke (1635–1703) i form av anagrammet "ceiiinosssttuv", for å reservere informasjonen til seg selv. Først etter to år dechiffrerte han det som "ut tensio, sic vis", som betyr "som deformasjon, så kraft", som representerer forhold av proporsjonalitet mellom kraft og deformasjon.
→ Hookes lov video
Hva er formelen for elastisk kraft?
Formelen for elastisk kraft, det vil si Hookes lov, uttrykkes ved:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
På hva:
\(∆x=xf-xi\)
\(Gall}\): den elastiske kraften, det vil si kraften som utøves av fjæren, målt i Newton \([N]\).
k: fjærkonstanten, målt i [\(N/m\)].
\(∆x\): endringen i fjærdeformasjon (også kalt forlengelse), målt i meter [\(m\)].
\(x_i\): startlengden på fjæren, målt i meter [\(m\)].
\(x_f\): den endelige lengden på fjæren, målt i meter [\(m\)].
Viktig: Det negative tegnet i formelen eksisterer fordi kraften har en tendens til å motvirke forskyvningen av kroppen, med sikte på systemets likevekt, som i figur 2 nedenfor.
Imidlertid, hvis \(F_{el}>0\) til \(x<0\), som i figur 1, er det kompresjon av fjæren. er allerede \(F_{el}<0\) til \(x>0\), som i figur 3, er fjæren strukket.
→ Elastisk konstant
Fjærkonstanten bestemmer fjærens stivhet, det vil si hvor mye kraft som er nødvendig for at fjæren skal deformeres. Verdien avhenger utelukkende av arten av materialet den ble laget i og dens dimensjoner. Derfor, jo større fjærkonstanten er, desto vanskeligere er det å deformere.
elastisk kraftarbeid
Hver kraft fungerer. Så styrkearbeid elastikk er funnet ved å bruke formelen:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Antar det xJeg=0 og ringer xf i x, vi har dens mest kjente form:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): arbeidet til den elastiske kraften, målt i Joule [J].
k: fjærkonstanten, målt i [Nei/m].
\(x_i\): startlengden på fjæren, målt i meter [m].
\(x_f\) eller x: den endelige lengden på fjæren, målt i meter [m].
Les også: Strekkkraft - kraften som påføres tau eller ledninger
Hvordan beregne den elastiske kraften?
Fra et matematisk synspunkt beregnes den elastiske kraften gjennom formelen og når vi jobber med fjærer. Nedenfor vil vi se et eksempel på hvordan man regner ut fjærkraften.
Eksempel:
Når du vet at fjærkonstanten til en fjær er lik 350 N/m, bestemmer du kraften som kreves for å deformere fjæren med 2,0 cm.
Vedtak:
Vi vil beregne kraften som kreves for å deformere fjæren ved å bruke Hookes lov:
\(F_{el}=k\bullet x\)
Forvandle tøyningen på 2 cm til meter og erstatte verdien av fjærkonstanten:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Øvelser løst på elastisk kraft
Spørsmål 1
Når den komprimeres med en kraft på 10 N, endrer en fjær lengden med 5 cm (0,05 m). Fjærkonstanten for denne våren, i N/m, er omtrent:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Vedtak:
Alternativ D
Vi vil gjøre beregningen ved å bruke Hookes lov:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
spørsmål 2
En fjærkonstant på 500 N/m presses med en kraft på 50 N. Basert på denne informasjonen, beregne hva som er, i centimeter, deformasjonen som fjæren lider på grunn av påføringen av denne kraften.
A) 100
B) 15
C) 0,1
D) 1000
E) 10
Vedtak:
Alternativ E
Vi vil beregne deformasjonen av fjæren ved å bruke Hookes lov:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\bullet x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Av Pâmella Raphaella Melo
Fysikklærer
