THE пружна сила і сила реакція пружних матеріалів, яка суперечить зовнішній силі, що стискає або розтягує його. Формула сили пружності формулюється Закон Гука, що пов'язує силу з деформацією пружини. Таким чином, ми можемо знайти його значення через добуток деформації, яку зазнає константа пружності матеріалу.
Дізнайтеся більше: Сила ваги — сила тяжіння, створювана другим масивним тілом
Підсумок міцності на розрив
Сила пружності визначає деформацію, яку зазнає пружина.
Його розрахунок здійснюється за законом Гука.
Закон Гука стверджує, що сила пропорційна деформації пружини.
Закон Гука вперше з'явився у формі анаграма «ceiiinosssttuv», що означає «ut tensio, sic vis» і означає: «Як деформація, така й сила».
Константа пружності має справу з легкістю або труднощами деформації пружини і визначається розмірами та природою пружного матеріалу.
Робота сили пружини визначається добутком постійної пружини та квадратом деформації пружини, поділеної на два.
Як формула сили пружності, так і її робота мають від’ємний знак, який представляє тенденцію сили бути протилежною руху пружини.
Що таке сила пружності?
Сила пружності - це сила, пов'язана з деформацією пружини або інших матеріалів, наприклад, гумки та гумки. Вона діє в напрямку, протилежному силі, яку отримує тіло. Тобто, якщо ми натиснемо пружину, націлюючись на її стиснення, вона виконає таку ж силу, але в протилежному напрямку, націляючись на її декомпресію.
Його розрахунок здійснюється з використанням закону Гука, проголошеного в 1678 році Робертом Гуком (1635–1703) у формі анаграми «ceiiinosssttuv», щоб зарезервувати його інформацію за собою. Лише через два роки він розшифрував це як «ut tensio, sic vis», що означає «як деформація, так і сила», що представляє собою співвідношення пропорційності між силою і деформацією.
→ Відео про закон Гука
Яка формула сили пружності?
Формула сили пружності, тобто закон Гука, виражається так:
\(F_{el}=-\ k\bullet∆x\)
На що:
\(∆x=xf-xi\)
\(Gall}\): сила пружності, тобто сила, з якою діє пружина, виміряна в Ньютонах \([N]\).
к: постійна пружини, виміряна в [\(Н/м\)].
\(∆x\): зміна деформації пружини (також званого подовженням), виміряна в метрах [\(м\)].
\(x_i\): початкова довжина пружини, виміряна в метрах [\(м\)].
\(x_f\): кінцева довжина пружини, виміряна в метрах [\(м\)].
Важливо: Від’ємний знак у формулі існує тому, що сила прагне протистояти переміщенню тіла, прагнучи до рівноваги системи, як на малюнку 2 нижче.
Однак, якщо \(F_{el}>0\) для \(x<0\), як на малюнку 1, відбувається стиснення пружини. Вже є \(F_{el}<0\) для \(x>0\), як на малюнку 3, пружина розтягнута.
→ Пружна константа
Постійна пружини визначає жорсткість пружини, тобто те, яка сила необхідна для деформації пружини. Його вартість залежить виключно від характеру матеріалу, з якого він виготовлений, і його розмірів. тому чим більша постійна пружина, тим важче її деформувати.
робота сили пружності
Кожна сила діє. Отже, силова робота еластичність знаходимо за формулою:
\(W_{el}=-\left(\frac{{k\bullet x_f}^2}{2}-\frac{{k\bullet x_i}^2}{2}\right)\)
Припустимо, що xя=0 і дзвонить xf в x, ми маємо його найвідомішу форму:
\(W_{el}=-\frac{{k\bullet x}^2}{2}\)
\(W_{el}\): робота сили пружності, виміряна в Джоулях [Дж].
к: постійна пружини, виміряна в [Ні/м].
\(x_i\): початкова довжина пружини, виміряна в метрах [м].
\(x_f\) або x: кінцева довжина пружини, виміряна в метрах [м].
Читайте також: Сила розтягування — сила, прикладена до канатів або дротів
Як розрахувати силу пружності?
З математичної точки зору розраховується сила пружності завдяки його формулі та коли ми працюємо з пружинами. Нижче ми побачимо приклад того, як розрахувати силу пружини.
приклад:
Знаючи, що постійна пружини пружини дорівнює 350 Н/м, визначте силу, необхідну для деформації пружини на 2,0 см.
Роздільна здатність:
Ми обчислимо силу, необхідну для деформації пружини, використовуючи закон Гука:
\(F_{el}=k\bullet x\)
Перетворивши деформацію 2 см в метри і підставивши значення постійної пружини:
\(F_{el}=350\bullet0.02\)
\(F_{el}=7\ N\)
Розв’язування вправ на силу пружності
питання 1
При стисненні силою 10 Н пружина змінює свою довжину на 5 см (0,05 м). Постійна пружини цієї пружини в Н/м становить приблизно:
А) 6,4 Н/м
Б) 500 Н/м
В) 250 Н/м
Г) 200 Н/м
E) 12,8 Н/м
Роздільна здатність:
Альтернатива Д
Ми зробимо розрахунок, використовуючи закон Гука:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(10=k\bullet0.05\)
\(k=\frac{10}{0,05}\)
\(k=200\ Н/м\)
питання 2
Пружина з постійною пружиною 500 Н/м притискається силою 50 Н. Виходячи з цієї інформації, обчисліть, яку деформацію зазнала пружина внаслідок застосування цієї сили в сантиметрах.
А) 100
Б) 15
В)0,1
Г) 1000
Е) 10
Роздільна здатність:
Альтернатива Е
Розрахуємо деформацію пружини за законом Гука:
\(F_{el}=k\bullet x\)
\(50=500\bullet x\)
\(x=\frac{50}{500}\)
\(x=0,1\ м\)
\(x=10\ см\)
Автор Памелла Рафаелла Мело
Вчитель фізики
