THE elastická sila a sila reakcia elastických materiálov, ktorá je v rozpore s vonkajšou silou, ktorá ho stláča alebo naťahuje. Vzorec pre pružnú silu je uvedený v Hookov zákon, ktorý dáva silu do súvislosti s deformáciou pružiny. Jeho hodnotu teda môžeme zistiť prostredníctvom súčinu deformácie, ktorú utrpela elastická konštanta materiálu.
Vedieť viac: Váhová sila — gravitačná sila, ktorú vytvára druhé masívne teleso
Témy v tomto článku
- 1 - Súhrn o elastickej sile
-
2 - Čo je elastická sila?
- Video Hookovho zákona
-
3 - Aký je vzorec pre elastickú silu?
- Elastická konštanta
- 4 - Práca elastickej sily
- 5 - Ako vypočítať elastickú silu?
- 6 - Cvičenia riešené na pružnú silu
Súhrn pevnosti v ťahu
Elastická sila určuje deformáciu, ktorou pružina trpí.
Jeho výpočet sa vykonáva pomocou Hookovho zákona.
Hookov zákon hovorí, že sila je úmerná deformácii pružiny.
Hookov zákon sa prvýkrát objavil vo forme anagram „ceiiinosssttuv“, čo znamená „ut tensio, sic vis“ a znamená: „Ako deformácia, taká sila“.
Elastická konštanta sa zaoberá ľahkosťou alebo ťažkosťami pri deformácii pružiny a je definovaná rozmermi a povahou elastického materiálu.
Práca sily pružiny je určená súčinom konštanty pružiny a štvorcom napätia pružiny, všetko delené dvoma.
Vzorec elastickej sily aj jeho prácu majú záporné znamienko, ktoré predstavuje tendenciu sily byť opačný k pohybu pružiny.
Neprestávaj teraz... Po reklame viac ;)
Čo je elastická sila?
Elastická sila je sila spojená s deformáciou pružiny alebo iných materiálov, ako sú gumy a gumičky. Pôsobí v opačnom smere ako sila, ktorú telo prijíma. To znamená, že ak zatlačíme na pružinu smerujúcu k jej stlačeniu, vykoná rovnakú silu, ale v opačnom smere, pričom mieri na jej dekompresiu.
Jeho výpočet sa vykonáva pomocou Hookovho zákona, ktorý v roku 1678 vyslovil Robert Hooke (1635–1703) vo forme anagramu „ceiiinosssttuv“, aby si svoje informácie vyhradil pre seba. Až po dvoch rokoch to rozlúštil ako „ut tensio, sic vis“, čo znamená „ako deformácia, taká sila“, predstavujúce vzťah úmernosti existujúci medzi silou a deformáciou.
→ Video Hookovho zákona
Aký je vzorec pre elastickú silu?
Vzorec elastickej sily, teda Hookov zákon, je vyjadrený takto:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
Na čom:
\(∆x=xf-xi\)
\(Gall}\): elastická sila, teda sila, ktorou pôsobí pružina, meraná v Newtonoch \([N]\).
k: pružinová konštanta, meraná v [\(N/m\)].
\(∆x\): zmena deformácie pružiny (tiež nazývaná predĺženie), meraná v metroch [\(m\)].
\(x_i\): počiatočná dĺžka pružiny, meraná v metroch [\(m\)].
\(x_f\): konečná dĺžka pružiny, meraná v metroch [\(m\)].
Dôležité: Záporné znamienko vo vzorci existuje, pretože sila má tendenciu brániť posunutiu telesa so zameraním na rovnováhu systému, ako na obrázku 2 nižšie.
Ak však \(F_{el}>0\) pre \(x<0\)ako na obrázku 1 je tu stlačenie pružiny. Už je \(F_{el}<0\) pre \(x>0\)ako na obrázku 3 je pružina natiahnutá.
→ Elastická konštanta
Konštanta pružiny určuje tuhosť pružiny, teda koľko sily je potrebné na deformáciu pružiny. Jeho hodnota závisí výlučne od charakteru materiálu, v ktorom bol vyrobený, a jeho rozmerov. preto čím väčšia je konštanta pružiny, tým ťažšie je deformovať.
elastická silová práca
Každá sila funguje. Takže silová práca elastický sa zistí pomocou vzorca:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Predpokladajme, že Xi=0 a volania Xf v X, máme jeho najznámejšiu podobu:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): práca elastickej sily, meraná v jouloch [J].
k: pružinová konštanta, meraná v [nie/m].
\(x_i\): počiatočná dĺžka pružiny, meraná v metroch [m].
\(x_f\) alebo X: konečná dĺžka pružiny, meraná v metroch [m].
Prečítajte si tiež: Ťahová sila — sila pôsobiaca na laná alebo drôty
Ako vypočítať elastickú silu?
Z matematického hľadiska sa vypočíta elastická sila prostredníctvom svojho vzorca a vždy, keď pracujeme s pružinami. Nižšie uvidíme príklad, ako vypočítať silu pružiny.
Príklad:
S vedomím, že konštanta pružiny sa rovná 350 N/m, určte silu potrebnú na deformáciu pružiny o 2,0 cm.
Rozhodnutie:
Vypočítame silu potrebnú na deformáciu pružiny pomocou Hookovho zákona:
\(F_{el}=k\guľa x\)
Transformácia napätia 2 cm na metre a dosadenie hodnoty konštanty pružiny:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Cvičenia riešené na elastickej sile
Otázka 1
Pri stlačení silou 10 N pružina zmení svoju dĺžku o 5 cm (0,05 m). Pružinová konštanta tejto pružiny v N/m je približne:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Rozhodnutie:
Alternatíva D
Výpočet vykonáme pomocou Hookovho zákona:
\(F_{el}=k\guľa x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
otázka 2
Pružina s konštantou pružiny 500 N/m je stlačená silou 50 N. Na základe týchto informácií vypočítajte, aká je v centimetroch deformácia, ktorú utrpela pružina v dôsledku pôsobenia tejto sily.
A) 100
B) 15
C) 0,1
D) 1000
E) 10
Rozhodnutie:
Alternatíva E
Deformáciu pružiny vypočítame pomocou Hookovho zákona:
\(F_{el}=k\guľa x\)
\(50=500\guľa x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Autor: Pâmella Raphaella Melo
Učiteľ fyziky
Chceli by ste na tento text odkazovať v školskej alebo akademickej práci? Pozri:
MELO, Pâmella Raphaella. "elastická sila"; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-elastica.htm. Prístupné 27. apríla 2022.
