ความยืดหยุ่น (Fเขา) คือแรงที่กระทำต่อร่างกายที่มีความยืดหยุ่น เช่น สปริง ยาง หรือยางยืด
แรงนี้จึงกำหนดความผิดปกติของร่างกายนี้เมื่อยืดหรือบีบอัด ซึ่งจะขึ้นอยู่กับทิศทางของแรงที่ใช้
ตัวอย่างเช่น ลองนึกถึงสปริงที่ติดอยู่กับส่วนรองรับ หากไม่มีแรงกระทำ แสดงว่าไม่มีแรงกระทำ ในทางกลับกัน เมื่อเรายืดสปริงนี้ มันจะสร้างแรงในทิศทางตรงกันข้าม
โปรดทราบว่าการเสียรูปที่เกิดจากสปริงนั้นแปรผันโดยตรงกับความเข้มของแรงที่กระทำ ดังนั้น ยิ่งใช้แรง (P) มากเท่าใด สปริงก็จะยิ่งเสียรูป (x) ดังที่เห็นในภาพด้านล่าง:
สูตรรับแรงดึง
ในการคำนวณแรงยืดหยุ่น เราใช้สูตรที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Robert Hooke (1635-1703) เรียกว่า กฎของฮุค:
ฉ = เค x
ที่ไหน
F: แรงที่ใช้กับตัวยางยืด (N)
K: ค่าคงที่ยืดหยุ่น (N/m)
x: การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากร่างกายยืดหยุ่น (ม.)
ค่าคงที่ยืดหยุ่น
เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การจดจำว่า "ค่าคงที่ยืดหยุ่น" ที่เรียกว่าถูกกำหนดโดยธรรมชาติของวัสดุที่ใช้และตามขนาดของวัสดุ
ตัวอย่าง
1. สปริงมีปลายด้านหนึ่งจับที่ฐานรองรับ เมื่อใช้แรงที่ปลายอีกด้าน สปริงนี้จะเกิดการเสียรูป 5 ม. กำหนดความเข้มของแรงที่ใช้ โดยรู้ว่าค่าคงที่สปริงคือ 110 N/m
หากต้องการทราบความแรงของแรงที่กระทำต่อสปริง เราต้องใช้สูตรของกฎของฮุค:
ฉ = เค x
ฉ = 110. 5
ฉ = 550 N
2. หาค่าความแปรผันของสปริงที่มีแรงกระทำ 30N และค่าคงที่การยืดหยุ่นของสปริงคือ 300N/m
ในการหาค่าความแปรปรวนที่เกิดจากสปริง เราใช้สูตรของกฎของฮุค:
ฉ = เค x
30 = 300. x
x = 30/300
x = 0.1 m
พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
พลังงานที่เกี่ยวข้องกับแรงยืดหยุ่นเรียกว่าพลังงานศักย์ยืดหยุ่น มันเกี่ยวข้องกับ งาน กระทำโดยแรงยืดหยุ่นของร่างกายที่เปลี่ยนจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งที่ผิดรูป
สูตรคำนวณพลังงานศักย์ยืดหยุ่นแสดงดังนี้:
EPและ = Kx2/2
ที่ไหน
EPและ: พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
K: ค่าคงที่ยืดหยุ่น
x: การวัดการเสียรูปของร่างกายยืดหยุ่น
ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติม? อ่านด้วย:
- ความแข็งแกร่ง
- พลังงานศักย์
- พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
- สูตรฟิสิกส์
แบบฝึกหัดสอบเข้าพร้อมคำติชม
1. (CFU) อนุภาคที่มีมวล m ซึ่งเคลื่อนที่ในระนาบแนวนอนโดยไม่มีแรงเสียดทาน ถูกยึดติดกับระบบสปริงในสี่วิธีที่แตกต่างกัน ดังแสดงด้านล่าง
เกี่ยวกับความถี่การสั่นของอนุภาค ให้เลือกทางเลือกที่ถูกต้อง
ก) ความถี่ในกรณีที่ II และ IV เท่ากัน
b) ความถี่ในกรณีที่ III และ IV เท่ากัน
c) ความถี่สูงสุดเกิดขึ้นในกรณีที่ II
d) ความถี่สูงสุดเกิดขึ้นในกรณี I.
จ) ความถี่ต่ำสุดเกิดขึ้นในกรณีที่ IV
ทางเลือก b) ความถี่ในกรณีที่ III และ IV เท่ากัน
2. (UFPE) พิจารณาระบบมวลสปริงในรูป โดยที่ m = 0.2 Kg และ k = 8.0 N/m บล็อกถูกทิ้งจากระยะห่างเท่ากับ 0.3 ม. จากตำแหน่งสมดุล แล้วกลับมายังบล็อกด้วยความเร็วเป็นศูนย์พอดี ดังนั้นจะไม่มีทางเกินตำแหน่งดุลยภาพเลย ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจลนศาสตร์ระหว่างบล็อกกับพื้นผิวแนวนอนคือ:
ก) 1.0
ข) 0.6
ค) 0.5
ง) 0.707
จ) 0.2
ทางเลือก b) 0.6
3. (UFPE) วัตถุที่มีมวล M = 0.5 กก. ซึ่งรองรับบนพื้นผิวแนวนอนโดยไม่มีแรงเสียดทาน ถูกยึดติดกับสปริงที่มีค่าคงที่ของแรงยืดหยุ่นคือ K = 50 N/m วัตถุถูกดึงออกไป 10 ซม. แล้วปล่อย โดยเริ่มสั่นโดยสัมพันธ์กับตำแหน่งที่สมดุล ความเร็วสูงสุดของวัตถุเป็น m / s คืออะไร?
ก) 0.5
ข) 1.0
ค) 2.0
ง) 5.0
จ) 7.0
ทางเลือก b) 1.0
