ELASTIČNA SILA: TISTO, KAR SESTAVLJA, FORMULE IN VAJE - FIZIČNO - 2025

Elastična sila je sila, ki je predmet izvaja, da se uprejo spremembo oblike. Manifestira se v predmetu, ki si ponavadi povrne obliko, ko je pod dejstvom sile deformacije.

Elastična sila se imenuje tudi obnovitvena sila, ker nasprotuje deformaciji, da vrne predmete v njihovo ravnotežno lego. Prenos elastične sile je skozi delce, ki sestavljajo predmete.

Elastična sila vzmeti

Na primer, ko je kovinska vzmet stisnjena, se izvaja sila, ki potisne vzmetne delce, s čimer se zmanjša ločitev med njimi, hkrati pa se delci upirajo pritiskom, tako da izvajajo silo, ki je v nasprotju s stiskanjem.

Če namesto da stisnemo vzmet, jo vlečemo in raztegnemo, delce, ki jo sestavljajo, ločimo bolj. Prav tako se delci upirajo ločitvi, tako da izvajajo silo, ki je v nasprotju z raztezanjem.

Predmeti, ki imajo lastnost povrnitve svoje prvotne oblike z nasprotovanjem sili deformacije, se imenujejo elastični predmeti. Vzmeti, gumijasti trakovi in ​​bungee vrvice so primeri elastičnih predmetov.

Kaj je sila elastike?

Elastična sila ( F _k ) je sila, ki jo objekt izpostavi, da ponovno vzpostavi stanje naravnega ravnovesja, potem ko ga prizadene zunanja sila.

Za analizo elastične sile bo upoštevan idealni sistem vzmetne mase, ki ga sestavlja vodoravno postavljena vzmet, pritrjena na enem koncu na steno, na drugem koncu pa blok zanemarljive mase. Druge sile, ki delujejo na sistem, na primer sila trenja ali gravitacijska sila, ne bodo upoštevane.

Če na maso deluje vodoravna sila, usmerjena proti steni, se ta prenese proti vzmeti in jo stisne. Vzmet se iz ravnotežnega položaja premakne v nov položaj. Ker je predmet ponavadi v ravnotežju, se kaže vzmetna sila, ki nasprotuje uporabljeni sili.

Zamak kaže, koliko se je vzmet deformirala in je elastična sila sorazmerna s tem premikom. Ko se vzmet stisne, se spreminja položaj in posledično povečuje elastična sila.

Bolj ko je vzmet stisnjena, več nasprotne sile deluje, dokler ne doseže točke, v kateri je uporabljena sila in ravnotežje elastične sile, posledično se sistem vzmetne mase preneha premikati. Ko nehate uporabljati silo, je edina sila, ki deluje, elastična sila. Ta sila pospeši vzmet v nasprotni smeri od deformacije, dokler ne ponovno vzpostavi ravnotežja.

Enako se zgodi pri raztezanju vzmeti, vlečenje mase vodoravno. Vzmet se raztegne in takoj izvrši silo, sorazmerno premiku, ki nasprotuje raztežaju.

Formule

Formula elastične sile je izražena s Hookeovim zakonom. Ta zakon pravi, da je linearna elastična sila, ki jo izvaja objekt, sorazmerna z premikom.

F _k = -k.Δ s

F _k = elastična sila

Hookeov zakon. Elastična sila, sorazmerna raztezanju.

Negativni znak v enačbi kaže, da je elastična sila vzmeti v nasprotni smeri od sile, ki je povzročila premik. Konstanta sorazmernosti k je konstanta, ki je odvisna od vrste materiala, iz katerega je izdelana vzmet. Enota konstante k je N / m.

Elastični predmeti imajo mejo elastičnosti, ki bo odvisna od konstante deformacije. Če se raztegne čez mejo elastičnosti, se bo trajno deformirala.

Enačba y velja za majhne premike vzmeti. Ko so premiki večji, se dodajo izrazi z večjo močjo Δ x .

Kinetična in potencialna energija sta se nanašali na elastično silo

Elastična sila deluje na vzmet, tako da jo premakne v ravnotežni položaj. Med tem postopkom se potencialna energija sistema vzmetne mase poveča. Potencialna energija zaradi dela, ki ga izvaja elastična sila, je izražena v enačbi.

Potencialna energija je izražena v Joulesu (J).

Kadar deformacijska sila ne deluje, vzmet pospeši v ravnotežnem položaju, zmanjšuje potencialno energijo in poveča kinetično energijo.

Kinetična energija masnega vzmetnega sistema, ko doseže ravnotežni položaj, je določena z enačbo.

Vzmetna konstanta k je 35N / m.

Za deformacijo vzmeti za 5 cm je potrebno 1,75 N sile.

Kakšna je odklonska konstanta vzmeti, ki se razteza 20 cm s silo 60N?

Vzmetna konstanta je 300N / m

Pridobivanje potencialne energije

Kolikšna potencialna energija se nanaša na delo elastične sile vzmeti, ki je stisnjena 10 cm, njena konstantna deformacija pa je 20N / m?

Elastična sila vzmeti je -200N.

Ta sila deluje na vzmet, da jo premakne v ravnotežni položaj. S tem delom povečate potencialno energijo sistema.

Potencialna energija se izračuna z enačbo

Reference

1. Kittel, C, Knight, WD in Ruderman, M A. Mehanika. ZDA: Mc Graw Hill, 1973, letnik I.
2. Rama Reddy, K, Badami, SB in Balasubramanian, V. Oscilacije in valovi. Indija: Universities Press, 1994.
3. Murphy, J. Fizika: razumevanje lastnosti snovi in ​​energije. New York: Britannica Educational Publishing, 2015.
4. Giordano, N J. Fakulteta za fiziko: razum in odnosi. Kanada: Brooks / Cole, 2009.
5. Walker, J, Halliday, D in Resnick, R. Osnove fizike. ZDA: Wiley, 2014.