THE forță elastică si forta reacția materialelor elastice, care este contrară forței exterioare care o comprimă sau o întinde. Formula forței elastice este formulată de legea lui Hooke, care raportează forța la deformarea arcului. Astfel, ii putem afla valoarea prin produsul deformarii suferite de constanta elastica a materialului.
Aflați mai multe: Forța de greutate - forța gravitațională produsă de un al doilea corp masiv
Subiecte din acest articol
- 1 - Rezumat despre forța elastică
-
2 - Ce este forța elastică?
- Videoclipul legii lui Hooke
-
3 - Care este formula forței elastice?
- Constanta elastica
- 4 - Lucrul forței elastice
- 5 - Cum se calculează forța elastică?
- 6 - Exercitii rezolvate pe forta elastica
Rezumatul rezistenței la tracțiune
Forța elastică determină deformația suferită de arc.
Calculul acestuia se face folosind legea lui Hooke.
Legea lui Hooke spune că forța este proporțională cu deformarea arcului.
Legea lui Hooke a apărut pentru prima dată sub forma de anagramă „ceiiinosssttuv”, care înseamnă „ut tensio, sic vis” și înseamnă: „Ca deformare, așa forță.”
Constanta elastica se ocupa cu usurinta sau dificultatea deformarii arcului si este definita de dimensiunile si natura materialului elastic.
Lucrarea forței arcului este determinată de produsul dintre constanta arcului și pătratul deformarii arcului, toate împărțite la doi.
Atât formula forței elastice, cât și ea loc de munca au semn negativ, care reprezintă tendința forței de a fi opus mișcării arcului.
Nu te opri acum... Mai sunt dupa anunt ;)
Ce este forța elastică?
Forța elastică este forța asociată cu deformarea arcului sau a altor materiale, cum ar fi cauciucuri și benzi de cauciuc. Acționează în sens invers față de forța primită de corp. Adică dacă împingem arcul țintind comprimarea lui, acesta va face aceeași forță, dar în sens opus, urmărind decompresia lui.
Calculul acestuia se face folosind legea lui Hooke, enunțată în 1678 de Robert Hooke (1635–1703) sub forma anagramei „ceiiinosssttuv”, pentru a-și rezerva informațiile pentru sine. Abia după doi ani l-a descifrat ca „ut tensio, sic vis”, care înseamnă „ca deformare, așa forță”, reprezentând relaţia de proporţionalitate existentă între forţă şi deformare.
→ Videoclipul legii lui Hooke
Care este formula forței elastice?
Formula forței elastice, adică legea lui Hooke, se exprimă prin:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
Pe ce:
\(∆x=xf-xi\)
\(Fiere}\): forța elastică, adică forța exercitată de arc, măsurată în Newtoni \([N]\).
k: constanta resortului, măsurată în [\(N/m\)].
\(∆x\): modificarea deformarii arcului (numita si alungire), masurata in metri [\(m\)].
\(x_i\): lungimea inițială a izvorului, măsurată în metri [\(m\)].
\(x_f\): lungimea finală a izvorului, măsurată în metri [\(m\)].
Important: Semnul negativ din formulă există deoarece forța tinde să se opună deplasării corpului, vizând echilibrul sistemului, ca în figura 2 de mai jos.
Cu toate acestea, dacă \(F_{el}>0\) pentru \(x<0\), ca în figura 1, există compresia arcului. Deja este \(F_{el}<0\) pentru \(x>0\), ca în figura 3, arcul este întins.
→ Constanta elastica
Constanta arcului determină rigiditatea arcului, adică cât de multă forță este necesară pentru ca arcul să se deformeze. Valoarea sa depinde exclusiv de natura materialului în care a fost realizat și de dimensiunile acestuia. Prin urmare, cu cât constanta arcului este mai mare, cu atât este mai dificil de deformat.
forță elastică de lucru
Fiecare forță funcționează. Asa ca munca de forta elastic se găsește folosind formula:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Presupunând că Xi=0 și chemând Xf în X, avem cea mai cunoscută formă:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(Noi eu}\): lucrul forței elastice, măsurat în Jouli [J].
k: constanta resortului, măsurată în [Nu/m].
\(x_i\): lungimea inițială a izvorului, măsurată în metri [m].
\(x_f\) sau X: lungimea finală a izvorului, măsurată în metri [m].
Citeste si: Forța de tracțiune — forța aplicată cablurilor sau sârmelor
Cum se calculează forța elastică?
Din punct de vedere matematic, se calculează forța elastică prin formula sa și ori de câte ori lucrăm cu arcuri. Mai jos vom vedea un exemplu de calcul al forței arcului.
Exemplu:
Știind că constanta arcului unui arc este egală cu 350 N/m, determinați forța necesară pentru a deforma arcul cu 2,0 cm.
Rezoluţie:
Vom calcula forța necesară pentru deformarea arcului folosind legea lui Hooke:
\(F_{el}=k\bullet x\)
Transformarea deformarii de 2 cm în metri și înlocuirea valorii constantei arcului:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Exercitii rezolvate pe forta elastica
intrebarea 1
Când este comprimat cu o forță de 10 N, un arc își schimbă lungimea cu 5 cm (0,05 m). Constanta de resort a acestui resort, în N/m, este de aproximativ:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Rezoluţie:
Alternativa D
Vom face calculul folosind legea lui Hooke:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
intrebarea 2
Un arc de constantă elastică de 500 N/m este apăsat cu o forță de 50 N. Pe baza acestor informații, calculați care este, în centimetri, deformația suferită de arc din cauza aplicării acestei forțe.
A) 100
B) 15
C) 0,1
D) 1000
E) 10
Rezoluţie:
Alternativa E
Vom calcula deformația arcului folosind legea lui Hooke:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\bullet x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
De Pâmella Raphaella Melo
Profesor de fizică
Doriți să faceți referire la acest text într-o lucrare școlară sau academică? Uite:
MELO, Pâmella Raphaella. „forță elastică”; Scoala din Brazilia. Disponibil in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-elastica.htm. Accesat pe 27 aprilie 2022.
