Elastická sila: koncept, vzorec a cvičenia

Elastická pevnosť (F._on) je sila vyvíjaná na telo, ktoré má pružnosť, napríklad pružinu, gumu alebo gumu.

Táto sila teda určuje deformáciu tohto tela pri jeho natiahnutí alebo stlačení. To bude závisieť od smeru použitej sily.

Ako príklad si predstavme pružinu pripevnenú k podpere. Ak na ňu nepôsobí žiadna sila, hovoríme, že je v pokoji. Keď zase natiahneme túto pružinu, vytvorí silu v opačnom smere.

Upozorňujeme, že deformácia spôsobená pružinou je priamo úmerná intenzite pôsobiacej sily. Čím väčšia je použitá sila (P), tým väčšia je deformácia pružiny (x), ako je vidieť na obrázku nižšie:

Vzorec pevnosti v ťahu

Na výpočet elastickej sily použijeme vzorec vyvinutý anglickým vedcom Robertom Hookeom (1635-1703), tzv. Hookeov zákon:

F = K. X

Kde,

F: sila pôsobiaca na pružné telo (N)
K: elastická konštanta (N / m)
X: zmena spôsobená elastickým telom (m)

Elastická konštanta

Je potrebné pripomenúť, že takzvaná „elastická konštanta“ je určená povahou použitého materiálu a tiež jeho rozmermi.

Príklady

1. Pružina má jeden koniec pripevnený k podpere. Pri pôsobení sily na druhý koniec prechádza táto pružina deformáciou 5 m. Určte intenzitu použitej sily s vedomím, že konštanta pružiny je 110 N / m.

Aby sme poznali silu sily vyvíjanej na pružinu, musíme použiť vzorec Hookovho zákona:

F = K. X
F = 110. 5
F = 550 N

2. Určte zmenu pružiny, ktorá má činnú silu 30 N a jej elastická konštanta je 300 N / m.

Na nájdenie variácie, ktorú jar utrpela, používame vzorec Hookeovho zákona:

F = K. X
30 = 300. X
x = 30/300
x = 0,1 m

Elastická potenciálna energia

Energia spojená s elastickou silou sa nazýva elastická potenciálna energia. Súvisí to s práca vykonáva sa elastickou silou tela, ktorá prechádza z východiskovej polohy do deformovanej polohy.

Vzorec na výpočet elastickej potenciálnej energie je vyjadrený takto:

EP_a = Kx²/2

Kde,

EP_a: elastická potenciálna energia
K: elastická konštanta
X: miera pružnej deformácie tela

Chcete vedieť viac? Prečítajte si tiež:

• Sila
• Potenciálna energia
• Elastická potenciálna energia
• Fyzikálne vzorce

Cvičenia na prijímacie skúšky so spätnou väzbou

1. (CFU) Častica s hmotnosťou m, ktorá sa pohybuje v horizontálnej rovine bez trenia, je pripevnená k pružinovému systému štyrmi rôznymi spôsobmi, ako je uvedené nižšie.

Pokiaľ ide o frekvencie kmitania častíc, začiarknite správnu alternatívu.

a) Frekvencie v prípadoch II a IV sú rovnaké.
b) Frekvencie v prípadoch III a IV sú rovnaké.
c) Najvyššia frekvencia sa vyskytuje v prípade II.
d) Najvyššia frekvencia sa vyskytuje v prípade I.
e) Najnižšia frekvencia sa vyskytuje v prípade IV.

Pozri odpoveď

Alternatíva b) Frekvencie v prípadoch III a IV sú rovnaké.

2. (UFPE) Zvážte systém pruženia a hmotnosti na obrázku, kde m = 0,2 kg a k = 8,0 N / m. Blok sa odhodí zo vzdialenosti rovnajúcej sa 0,3 m od svojej rovnovážnej polohy a vráti sa k nej s presne nulovou rýchlosťou, teda bez toho, aby prekročil rovnovážnu polohu ani raz. Za týchto podmienok je koeficient kinetického trenia medzi blokom a vodorovnou plochou:

a) 1,0
b) 0,6
c) 0,5
d) 0,707
e) 0,2

Pozri odpoveď

Alternatíva b) 0.6

3. (UFPE) Objekt s hmotnosťou M = 0,5 kg, podopretý na vodorovnom povrchu bez trenia, je pripevnený k pružine, ktorej konštanta pružnej sily je K = 50 N / m. Objekt sa potiahne na 10 cm a potom sa uvoľní, pričom začne kmitať vo vzťahu k vyváženej polohe. Aká je maximálna rýchlosť objektu vm / s?

a) 0,5
b) 1,0
c) 2.0
d) 5,0
e) 7,0

Pozri odpoveď

Alternatíva b) 1.0