Elastisk styrka: koncept, formel och övningar

Elastisk styrka (F_han) är den kraft som utövas på en kropp som har elasticitet, till exempel en fjäder, gummi eller elastisk.

Denna kraft bestämmer därför kroppens deformation när den sträcker sig eller komprimeras. Detta beror på riktningen på den applicerade kraften.

Som ett exempel, låt oss tänka på en fjäder fäst vid ett stöd. Om det inte finns någon kraft som verkar på den, säger vi att den är i vila. När vi sträcker oss i vår kommer det i sin tur att skapa en kraft i motsatt riktning.

Observera att fjäderens deformation är direkt proportionell mot den applicerade kraftens intensitet. Ju större den applicerade kraften (P) är, desto större deformation av fjädern (x), vilket framgår av bilden nedan:

Draghållfasthetsformel

För att beräkna den elastiska kraften använder vi en formel som utvecklats av den engelska forskaren Robert Hooke (1635-1703), kallad Hookes lag:

F = K. x

Var,

F: kraft applicerad på den elastiska kroppen (N)
K: elastisk konstant (N / m)
x: variation som drabbas av den elastiska kroppen (m)

Elastisk konstant

Det är värt att komma ihåg att den så kallade "elastiska konstanten" bestäms av naturen hos det använda materialet och även av dess dimensioner.

Exempel

1. En fjäder har ena änden fäst vid ett stöd. När en kraft appliceras i andra änden genomgår denna fjäder en deformation på 5 m. Bestäm intensiteten på den applicerade kraften, med vetskap om att fjäderkonstanten är 110 N / m.

För att känna styrkan av den kraft som utövas på våren måste vi använda formeln i Hookes lag:

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

2. Bestäm variationen av en fjäder som har en verkande kraft på 30N och dess elastiska konstant är 300N / m.

För att hitta den variation som våren lidit använder vi formeln i Hookes lag:

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

Elastisk potentiell energi

Energin associerad med elastisk kraft kallas elastisk potentiell energi. Det är relaterat till arbete utförs av kroppens elastiska kraft som går från utgångsläget till det deformerade läget.

Formeln för beräkning av elastisk potentialenergi uttrycks enligt följande:

EP_och = Kx²/2

Var,

EP_och: elastisk potentiell energi
K: elastisk konstant
x: mått på elastisk kroppsdeformation

Vill veta mer? Läs också:

• Styrka
• Potentiell energi
• Elastisk potentiell energi
• Fysikformler

Entréexamensövningar med feedback

1. (CFU) En partikel med massa m, som rör sig i ett horisontellt plan, utan friktion, är fäst vid ett fjädersystem på fyra olika sätt, som visas nedan.

När det gäller partikeloscillationsfrekvenser, kryssa för rätt alternativ.

a) Frekvenserna i fall II och IV är desamma.
b) Frekvenserna i fall III och IV är desamma.
c) Den högsta frekvensen förekommer i fall II.
d) Den högsta frekvensen förekommer i fall I.
e) Den lägsta frekvensen förekommer i fall IV.

Se Svar

Alternativ b) Frekvenserna i fall III och IV är desamma.

2. (UFPE) Tänk på fjädermassasystemet i figuren, där m = 0,2 kg och k = 8,0 N / m. Blocket tappas från ett avstånd som är lika med 0,3 m från dess jämviktsposition, och återgår till det med exakt nollhastighet, därför utan att gå utöver jämviktspositionen ens en gång. Under dessa förhållanden är koefficienten för kinetisk friktion mellan blocket och den horisontella ytan:

a) 1.0
b) 0,6
c) 0,5
d) 0,707
e) 0,2

Se Svar

Alternativ b) 0,6

3. (UFPE) Ett föremål med massa M = 0,5 kg, uppburet på en horisontell yta utan friktion, är fäst vid en fjäder vars elastiska kraftkonstant är K = 50 N / m. Objektet dras i 10 cm och släpps sedan och börjar svänga i förhållande till det balanserade läget. Vad är objektets maximala hastighet, i m / s?

a) 0,5
b) 1.0
c) 2,0
d) 5,0
e) 7,0

Se Svar

Alternativ b) 1.0