DE lagikrok säger att när en fjäder deformeras av vissa styrka extern, a styrkaelastisk återställande börjar utövas i sammariktning och i känslamotsatt till yttre kraft. Denna elastiska kraft är i sin tur variabel och beror på storleken på den deformation som fjädern drabbas av.
Seockså:Fysik formel knep
Hookes lag och elastiska kraft
Enligt Hookes lag, när en kraft appliceras på en fjäder, kan den deformera fjädern, följaktligen producerar fjädern en kraft motsatt den yttre kraften, kallad styrkaelastisk. Denna styrka blir större enligt deformation av vår. se formel används för att beräkna styrkaelastisk:
Fhan - draghållfasthet (N)
k - elastisk konstant (N / m)
x - fjäderdeformation (m)
I formeln ovan är det möjligt att observera närvaron av a signalnegativ. Detta tecken gäller känsla av den elastiska kraften, som alltid är motsatt den variation i längd som lider av fjädern (x). Om denna variation är positiv är kraften negativ, det vill säga har känslamotsatt.
Hookes lagdiagram
Baserat på formeln ovan kan vi bygga ett diagram som relaterar den elastiska kraften till fjäderns deformationsmodul. När du gör det kommer grafiken att ha följande profil:
Genom att analysera grafen ovan är det möjligt att märka att när en kraft på 40 N appliceras på fjädern är dess deformation 0,5 m. Dessutom har fjäderkraften också en modul på 40 N, enligt Newtons tredje lag, lagen om handling och reaktion. Låt oss beräkna konstantelastisk av våren ifråga baserat på modulen i styrkaelastisk.
Beräkningen visar att konstantelastisk den här våren är 80 N / m, men vad betyder det? Därefter tar vi ett kort ämne tillägnad den elastiska konstanten och dess betydelse.
Fjäderelastisk konstant
DE konstantelastisk mäter fjäderns styvhet, det vill säga den kraft som behövs för att få fjädern att lida a deformation. Fjädrar som har stora elastiska konstanter är svårare att deformera, det vill säga för att göra deras längd varierande är det nödvändigt att applicera en större kraft. Den elastiska konstanten är a skalär storhet, och dess måttenhet, enligt Internationella systemet för enheter, är N / m (newton per meter).
föreställ dig att en vår den har en elastisk konstant på 800 N / m. Denna fjäder måste komprimeras eller sträckas med en kraft på minst 800 N för att dess längd ska förändras med 1 m. Således, om vi ville att våren skulle ha en längd som varierade med 0,5 m, skulle den minsta kraft som krävs för att göra det vara 400 N.
Läs också: Fem tips för att lösa fysiska övningar
Vårdeformation eller töjning
DE deformation eller förlängning är måttet på fjäderlängdsvariationen. I den meningen kan det beräknas med skillnad mellan längdSlutlig det är längdförsta av vår. När fjädern är i sin ursprungliga storlek, fri från verkan av krafter som deformerar den, finns det ingen förlängning.
x - fjäderdeformation (m)
LF - slutlig fjäderlängd (m)
L0 - initial fjäderlängd (m)
Observera att, i formeln ovan, om fjäderns slutliga längd (LF) är större än den ursprungliga längden (L0) kommer deformationen att vara positiv (x> 0); annars kommer deformationen att vara när fjäderns slutliga längd är mindre än den ursprungliga längden negativ (x <0).
Se också:Sju vanligaste misstag som gjorts i studien av fysik
Lösta övningar om Hookes lag
Fråga 1) En fjäder med en elastisk konstant lika med 200 N / m har en längd på 20 cm. När den utsätts för en yttre kraft blir fjäderns längd 15 cm. Bestäm storleken på den elastiska kraft som utövas av fjädern när den komprimeras med 15 cm.
a) 40 N / m
b) 10 N / m
c) 30 N / m
d) 15 N / m
e) 25 N / m
Mall: bokstav B.
Fjäderdeformation mäts av skillnaden mellan dess ursprungliga längd och dess storlek när den utsätts för en yttre kraft. I detta fall är fjäderförlängningen 5 cm eller 0,05 m. Baserat på detta, låt oss göra beräkningarna:
Fråga 2) När den komprimeras med en kraft på 4 N ändrar en fjäder sin längd med 1,6 cm (0,016 m). Den elastiska konstanten för denna vår, i N / m, handlar om:
a) 6,4 N / m
b) 500 N / m
c) 250 N / m
d) 256 N / m
e) 12,8 N / m
Mall: bokstav C.
Låt oss göra beräkningen enligt Hookes lag:
Fråga 3) Markera alternativet i förhållande till den elastiska kraften, som beskrivs matematiskt av Hookes lag KORREKT:
a) Ju större fjäderens elastiska konstant är, desto mindre kraft tar det för att deformera den.
b) Elastisk kraft är omvänt proportionell mot fjäderförlängning.
c) Kraften som utövas på fjädern och deformerar den är lika med fjäderns elastiska kraft.
d) Den elastiska kraften har sitt maximala värde när fjädern är i sin ursprungliga form.
e) Fjäderkonstanten är en skalär kvantitet, mätt i ton per gram.
Mall: bokstav B.
Låt oss titta på alternativen:
De) falsk: Hur mycket mindre är fjäderns elastiska konstant, desto mindre kraft tar det för att deformera den.
B) falsk: Elastisk styrka är direkt proportionell mot vårens förlängning.
c) Sant.
d) falsk: Elastisk styrka har sitt värde Minimum när våren är i sin ursprungliga form.
och) falsk: Fjäderns elastiska konstant är en skalär kvantitet, mätt i newton per tunnelbana.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare