THE กฎหมายในตะขอ ระบุว่าเมื่อสปริงเสียรูปโดยบางส่วน ความแข็งแกร่ง ภายนอก a ความแข็งแกร่งยืดหยุ่น การบูรณะเริ่มดำเนินการใน เหมือนกันทิศทาง และใน ความรู้สึกตรงข้าม สู่แรงภายนอก ในทางกลับกัน แรงยืดหยุ่นนี้จะแปรผันและขึ้นอยู่กับขนาดของการเสียรูปที่สปริงได้รับ
ดูยัง:เคล็ดลับสูตรฟิสิกส์
กฎของฮุคและแรงยืดหยุ่น
ให้เป็นไปตาม กฎของฮุกเมื่อมีแรงกระทำต่อสปริง จะทำให้สปริงเสียรูป ดังนั้น สปริงจึงสร้างแรงตรงข้ามกับแรงภายนอก เรียกว่า ความแข็งแกร่งยืดหยุ่น ความแข็งแกร่งนี้จะมากขึ้นตาม according การเสียรูป ของฤดูใบไม้ผลิ เห็น สูตร ใช้ในการคำนวณ ความแข็งแกร่งยืดหยุ่น:
Fเขา – ความต้านแรงดึง (N)
k - ค่าคงที่ยืดหยุ่น (N/m)
x - การเปลี่ยนรูปสปริง (ม.)
ในสูตรข้างต้น สามารถสังเกตการมีอยู่ของ a สัญญาณเชิงลบ เครื่องหมายนี้เกี่ยวข้องกับ ความรู้สึก ของแรงยืดหยุ่น ซึ่งมักจะตรงกันข้ามกับความแปรผันของความยาวที่ได้รับจากสปริง (x) ถ้าความแปรผันนี้เป็นบวก แรงจะเป็น เชิงลบ นั่นคือมี ความรู้สึกตรงกันข้าม
กราฟกฎของฮุค
จากสูตรข้างต้น เราสามารถสร้างกราฟที่เกี่ยวข้องกับแรงยืดหยุ่นกับโมดูลัสของการเสียรูปของสปริง เมื่อทำเช่นนั้น ภาพกราฟิกจะมีโปรไฟล์ดังต่อไปนี้:
จากการวิเคราะห์กราฟด้านบน สังเกตได้ว่าเมื่อใช้แรง 40 N กับสปริง การเปลี่ยนรูปจะอยู่ที่ 0.5 ม. นอกจากนี้ แรงสปริงยังมีโมดูลัส 40 N ตาม, กฎข้อที่สามของนิวตัน, กฎหมายของ หนังบู๊ และ ปฏิกิริยา. มาคำนวณ .กัน ค่าคงที่ยืดหยุ่น ของสปริงที่เป็นปัญหาตามโมดูลของ ความแข็งแกร่งยืดหยุ่น
การคำนวณระบุว่า ค่าคงที่ยืดหยุ่น สปริงนี้คือ 80 N/m แต่นั่นหมายความว่าอย่างไร ต่อไป เราจะนำเสนอหัวข้อสั้น ๆ เกี่ยวกับค่าคงที่ยืดหยุ่นและความหมายของมัน
ค่าคงที่สปริงยืดหยุ่น
THE ค่าคงที่ยืดหยุ่น วัดความแข็งของสปริง นั่นคือ แรงที่จำเป็นในการทำให้สปริงทน a การเสียรูป สปริงที่มีค่าคงที่ยืดหยุ่นสูงจะทำให้เสียรูปได้ยากกว่า กล่าวคือ ต้องใช้แรงมากขึ้นในการทำให้ความยาวแตกต่างกันไป ค่าคงที่ยืดหยุ่นคือ a ความยิ่งใหญ่ของสเกลาร์และหน่วยวัดตาม its ระบบหน่วยสากล, คือ N/m (นิวตันต่อเมตร)
ลองนึกภาพว่า ฤดูใบไม้ผลิ มีค่าคงที่ยืดหยุ่น 800 N/m สปริงนี้จะต้องถูกบีบอัดหรือยืดออกด้วยแรงอย่างน้อย 800 N เพื่อให้ความยาวเปลี่ยนไป 1 ม. ดังนั้น หากเราต้องการให้สปริงนี้มีความยาวต่างกัน 0.5 ม. แรงขั้นต่ำที่จำเป็นในการทำเช่นนั้นจะเท่ากับ 400 นิวตัน
อ่านด้วย: ห้าเคล็ดลับในการแก้ปัญหาแบบฝึกหัดฟิสิกส์
การเสียรูปหรือการยืดตัวของสปริง
THE การเสียรูปหรือการยืดตัว คือการวัดความแปรผันของความยาวสปริง ในแง่นี้สามารถคำนวณได้โดย ความแตกต่าง ระหว่าง ความยาวสุดท้าย มันเป็น ความยาวเริ่มต้น ของฤดูใบไม้ผลิ เมื่อสปริงมีขนาดเท่าเดิม ปราศจากการกระทำของแรงที่ทำให้เสียรูป ไม่มีการยืดตัว
x - การเปลี่ยนรูปสปริง (ม.)
หลี่F – ความยาวสปริงสุดท้าย (ม.)
หลี่0 – ความยาวสปริงเริ่มต้น (ม.)
โปรดทราบว่าในสูตรข้างต้น หากความยาวสุดท้ายของสปริง (หลี่F) มากกว่าความยาวเริ่มต้น (หลี่0) การเสียรูปจะเป็น บวก (x > 0); มิฉะนั้น เมื่อความยาวสุดท้ายของสปริงน้อยกว่าความยาวเริ่มต้น การเปลี่ยนรูปจะเป็น เชิงลบ (x<0).
ดูด้วย:ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุด 7 ข้อในการศึกษาฟิสิกส์
แก้ไขแบบฝึกหัดเกี่ยวกับกฎของฮุค
คำถามที่ 1) สปริงที่มีค่าคงตัวยืดหยุ่นเท่ากับ 200 N/m มีความยาว 20 ซม. เมื่ออยู่ภายใต้แรงภายนอก ความยาวของสปริงนี้จะเท่ากับ 15 ซม. กำหนดขนาดของแรงยืดหยุ่นที่กระทำโดยสปริงเมื่อบีบอัด 15 ซม.
ก) 40 N/m
ข) 10 N/m
ค) 30 N/m
ง) 15 N/m
จ) 25 N/m
คำติชม: ตัวอักษร B
การเสียรูปของสปริงวัดจากความแตกต่างระหว่างความยาวเดิมกับขนาดเมื่ออยู่ภายใต้แรงภายนอก ในกรณีนี้ การยืดตัวของสปริงคือ 5 ซม. หรือ 0.05 ม. มาคำนวณกันตามนี้:
คำถามที่ 2) เมื่อบีบอัดด้วยแรง 4 นิวตัน สปริงจะเปลี่ยนความยาว 1.6 ซม. (0.016 ม.) ค่าคงที่ยืดหยุ่นของสปริงนี้มีหน่วยเป็น N/m คือประมาณ:
ก) 6.4 N/m
ข) 500 N/m
ค) 250 N/m
ง) 256 N/m
จ) 12.8 N/m
คำติชม: ตัวอักษร C
มาคำนวณตามกฎของฮุกกัน:
คำถามที่ 3) เกี่ยวกับแรงยืดหยุ่นที่อธิบายทางคณิตศาสตร์โดยกฎของฮุก ให้ทำเครื่องหมายทางเลือก แก้ไข:
ก) ยิ่งค่าคงตัวยืดหยุ่นของสปริงมากเท่าใด แรงที่ใช้ในการเปลี่ยนรูปก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น
b) แรงยืดหยุ่นจะแปรผกผันกับการยืดตัวของสปริง
ค) แรงที่กระทำบนสปริงทำให้เสียรูปเท่ากับแรงยืดหยุ่นที่เกิดจากสปริง
d) แรงยืดหยุ่นมีค่าสูงสุดเมื่อสปริงอยู่ในรูปเดิม
จ) ค่าคงที่สปริงคือปริมาณสเกลาร์ วัดเป็นนิวตันต่อกรัม
แม่แบบ: จดหมายข
ลองดูทางเลือกอื่น:
ก) ของปลอม: เท่าไหร่ค่ะ เล็กกว่า คือค่าคงตัวยืดหยุ่นของสปริง ยิ่งใช้แรงน้อยลงเพื่อทำให้สปริงเสียรูป
ข) ของปลอม: ความแข็งแรงของยางยืดคือ โดยตรง ได้สัดส่วนกับการยืดตัวของสปริง
ค) จริง
ง) ของปลอม: ความแข็งแรงของยางยืดมีค่า ขั้นต่ำ เมื่อสปริงอยู่ในสภาพเดิม
และ) ของปลอม: ค่าคงตัวยืดหยุ่นของสปริงคือปริมาณสเกลาร์ วัดเป็นนิวตันต่อ รถไฟใต้ดิน.
โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์
