THE elastična sila in sila reakcija elastičnih materialov, ki je v nasprotju z zunanjo silo, ki ga stisne ali raztegne. Formula za elastično silo je navedena z Hookov zakon, ki povezuje silo z deformacijo vzmeti. Tako lahko najdemo njegovo vrednost skozi produkt deformacije, ki jo je utrpela elastična konstanta materiala.
Več o tem: Utežna sila - gravitacijska sila, ki jo proizvaja drugo masivno telo
Teme v tem članku
- 1 - Povzetek o elastični sili
-
2 - Kaj je elastična sila?
- Video o Hookejevem zakonu
-
3 - Kakšna je formula za elastično silo?
- Elastična konstanta
- 4 - Delo elastične sile
- 5 - Kako izračunati elastično silo?
- 6 - Rešene vaje na elastično silo
Povzetek natezne trdnosti
Sila elastičnosti določa deformacijo, ki jo utrpi vzmet.
Njegov izračun se izvede z uporabo Hookeovega zakona.
Hookeov zakon pravi, da je sila sorazmerna z deformacijo vzmeti.
Hookeov zakon se je prvič pojavil v obliki anagram "ceiiinosssttuv", kar pomeni "ut tensio, sic vis" in pomeni: "Kot deformacija, tako sila."
Elastična konstanta se ukvarja z enostavnostjo ali težavo pri deformiranju vzmeti in je opredeljena z dimenzijami in naravo elastičnega materiala.
Delo sile vzmeti je določeno z zmnožkom konstante vzmeti in kvadrata napetosti vzmeti, vse deljeno z dva.
Tako formula elastične sile kot njena delo imajo negativen predznak, ki predstavlja težnjo sile, da je nasprotna gibanju vzmeti.
Ne nehaj zdaj... Po oglasu je več ;)
Kaj je elastična sila?
Sila elastičnosti je sila, povezana z deformacijo vzmeti ali drugih materialov, kot so gumice in gumijasti trakovi. Deluje v nasprotni smeri od sile, ki jo prejme telo. To pomeni, da če potisnemo vzmet, ki je usmerjena v njeno stiskanje, bo ta naredila enako silo, vendar v nasprotni smeri, usmerjena v njeno dekompresijo.
Njegov izračun je narejen s pomočjo Hookeovega zakona, ki ga je leta 1678 razglasil Robert Hooke (1635–1703) v obliki anagrama "ceiiinosssttuv", da bi svoje informacije pridržal zase. Šele po dveh letih ga je dešifriral kot "ut tensio, sic vis", kar pomeni "kot deformacija, tako sila", ki predstavlja razmerje sorazmernosti med silo in deformacijo.
→ Video o Hookejevem zakonu
Kakšna je formula za elastično silo?
Formula elastične sile, to je Hookeov zakon, je izražena z:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
Na čem:
\(∆x=xf-xi\)
\(Žolč}\): elastična sila, to je sila, s katero deluje vzmet, merjena v Newtonih \([N]\).
k: konstanta vzmeti, merjena v [\(N/m\)].
\(∆x\): sprememba deformacije vzmeti (imenovana tudi raztezek), merjena v metrih [\(m\)].
\(x_i\): začetna dolžina vzmeti, merjena v metrih [\(m\)].
\(x_f\): končna dolžina vzmeti, merjena v metrih [\(m\)].
Pomembno: Negativen predznak v formuli obstaja zato, ker se sila nagiba k nasprotovanju premikanju telesa, da bi dosegli ravnotežje sistema, kot je prikazano na sliki 2 spodaj.
Vendar, če \(F_{el}>0\) za \(x<0\), kot na sliki 1, pride do stiskanja vzmeti. Že je \(F_{el}<0\) za \(x>0\), kot na sliki 3, je vzmet raztegnjena.
→ Elastična konstanta
Konstanta vzmeti določa togost vzmeti, to je, kolikšna sila je potrebna, da se vzmet deformira. Njena vrednost je odvisna izključno od narave materiala, iz katerega je izdelan, in njegovih dimenzij. zato večja kot je vzmetna konstanta, težje jo je deformirati.
delo elastične sile
Vsaka sila deluje. Torej močno delo elastičnost najdemo s formulo:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\desno)\)
Predpostavimo, da xjaz=0 in kliče xf v x, imamo njegovo najbolj znano obliko:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): delo elastične sile, merjeno v džulih [J].
k: konstanta vzmeti, merjena v [št/m].
\(x_i\): začetna dolžina vzmeti, merjena v metrih [m].
\(x_f\) oz x: končna dolžina vzmeti, merjena v metrih [m].
Preberite tudi: Natezna sila - sila, ki deluje na vrvi ali žice
Kako izračunati elastično silo?
Z matematičnega vidika se izračuna elastična sila skozi svojo formulo in kadarkoli delamo z vzmeti. Spodaj bomo videli primer, kako izračunati silo vzmeti.
Primer:
Če veste, da je vzmetna konstanta vzmeti enaka 350 N/m, določite silo, potrebno za deformacijo vzmeti za 2,0 cm.
Resolucija:
Izračunali bomo silo, potrebno za deformacijo vzmeti z uporabo Hookeovega zakona:
\(F_{el}=k\bullet x\)
Pretvorba napetosti 2 cm v metre in zamenjava vrednosti vzmetne konstante:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Rešene vaje na elastično silo
Vprašanje 1
Pri stiskanju s silo 10 N vzmet spremeni svojo dolžino za 5 cm (0,05 m). Vzmetna konstanta te vzmeti v N/m je približno:
A) 6,4 N/m
B) 500 N/m
C) 250 N/m
D) 200 N/m
E) 12,8 N/m
Resolucija:
Alternativa D
Izračun bomo naredili z uporabo Hookeovega zakona:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ N/m\)
vprašanje 2
Vzmeti s konstanto vzmeti 500 N/m pritisnemo s silo 50 N. Na podlagi teh podatkov izračunajte, kolikšna je v centimetrih deformacija, ki jo je utrpela vzmet zaradi delovanja te sile.
A) 100
B) 15
C)0,1
D) 1000
E) 10
Resolucija:
Alternativa E
Deformacijo vzmeti bomo izračunali po Hookeovem zakonu:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\bullet x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ m\)
\(x=10\ cm\)
Avtor: Pâmella Raphaella Melo
Učitelj fizike
Ali se želite sklicevati na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:
MELO, Pâmella Raphaella. "elastična sila"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forca-elastica.htm. Dostop 27. aprila 2022.
