Elastická sila a Hookov zákon

Hookeov zákon je fyzikálny zákon, ktorý určuje silovú deformáciu, ktorú podstupuje elastické teleso.

Teória tvrdí, že natiahnutie elastického predmetu je priamo úmerné sile pôsobiacej na neho.

Ako príklad si môžeme predstaviť jar. Pri jeho rozťahovaní vyvíja silu v rozpore s vykonaným pohybom. Čím väčšia je použitá sila, tým väčšia bude jej deformácia.

Na druhej strane, keď pružina na ňu nepôsobí silou, hovoríme, že je v rovnováhe.

Vedel si?

Hookeov zákon je pomenovaný po anglickom vedcovi Robertovi Hookeovi (1635-1703).

Vzorec

Hookov zákon je vyjadrený takto:

F = k. tam

odkiaľ,

F: sila pôsobiaca na pružné telo
K: elastická konštanta alebo konštanta proporcionality
tam: nezávislá premenná, to znamená utrpená deformácia

Podľa medzinárodného systému (SI) sa sila (F) meria v Newtonoch (N), elastická konštanta (K) v Newtonoch na meter (N / m) a premenná (Δl) v metroch (m).

Poznámka: Odchýlky deformácie Al = L - L₀, môžu byť označené symbolom X. Upozorňujeme, že L je konečná dĺžka pružiny a L₀, počiatočná dĺžka.

Experiment s Hookeovým zákonom

Na potvrdenie Hookovho zákona môžeme vykonať malý experiment s pružinou pripevnenou k podpere.

Pri jeho ťahaní vidíme, že sila, ktorou pôsobíme na jeho roztiahnutie, je priamo úmerná sile, ktorú vyvíja, ale v opačnom smere.

Inými slovami, deformácia pružiny sa zvyšuje úmerne so silou, ktorá na ňu pôsobí.

Grafické

Pre lepšie pochopenie Hookeovho experimentu je vytvorená tabuľka. Všimni si Al alebo x - zodpovedá deformácii pružiny a - Falebo P zodpovedá sile, ktorú závažia pôsobia na pružinu.

Ak teda P = 50 N a x = 5 m, máme:

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

Po zaznamenaní hodnôt zakreslíme F proti x.

Cvičenia na prijímacie skúšky so spätnou väzbou

1. (UFSM) Pri silových cvikoch vykonávaných bežcom sa používa gumička pripevnená k ich bruchu. Pri štartoch získa športovec nasledujúce výsledky:

Týždeň	1	2	3	4	5
Δx (cm)	20	24	26	27	28

Maximálna sila, ktorú športovec dosiahne, vediac, že ​​elastická konštanta popruhu je 300 N / m a že sa riadi Hookovým zákonom, je v N:

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

Pozri odpoveď

Alternatívne a

2. (UFU-MG) Lukostreľba je olympijským športom od druhej olympiády v Paríži, v roku 1900. Luk je zariadenie, ktoré premieňa elastickú potenciálnu energiu uloženú pri napnutí tetivy na kinetickú energiu, ktorá sa prenáša na šíp.

V experimente zmeriame silu F potrebnú na napnutie luku do určitej vzdialenosti x a získame nasledujúce hodnoty:

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

Hodnota a jednotky elastickej konštanty, k, oblúka sú:

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

Pozri odpoveď

Alternatíva b

3. (UFRJ-RJ) Systém znázornený na obrázku (vozíky rovnakej hmotnosti spojené s identickými pružinami) je spočiatku v pokoji a môže sa pohybovať so zanedbateľným trením na vodorovných koľajniciach:

Na voľný koniec pružiny 3 sa pôsobí konštantnou silou, rovnobežnou s koľajnicami a orientovanou doprava. Po tlmení počiatočných kmitov sa zostava pohybuje v bloku doprava. V tejto situácii, kde l1, l2 a l3 sú príslušné dĺžky pružín 1, 2 a 3, označte správnu alternatívu:

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

Pozri odpoveď

Alternatíva c

Chcete vedieť viac? Prečítajte si tiež články:

• Sila
• Elastická pevnosť
• Potenciálna energia
• Elastická potenciálna energia